INE 5384 Estruturas de Dados Prof a. Patrícia Vilain

Conteúdo 1. Introdução 2. Listas 3. Listas Ordenadas 4. Filas 5. Pilhas 6. Árvores Árvore Binária e Árvore AVL Árvore N-ária e Árvore B 7. Tabelas de Dispersão (Hashing) 8. Métodos de Ordenação de Dados

Listas Ordenadas

Lista Ordenada LISTA ORDENADA: lista linear na qual os elementos aparecem em ordem, ou seja, do menor para o maior. Inserção de um elemento em uma lista ordenada: pré-condição: lista já está ordenada. pós-condição: lista continua ordenada.

Exemplos de Listas Ordenadas Itens de um índice remissivo (ordenados pelo nome do item) Nomes dos alunos em uma lista de chamada (ordenados pelo nome do aluno) Nomes dos aprovados em um concurso público (ordenados pelo resultado da prova)

Características de uma Lista Ordenada seqüência finita de elementos Seqüência Finita de Elementos

Características de uma Lista Ordenada Seqüência Finita de Elementos posição = 1 posição = 3

Características de uma Lista Ordenada Seqüência: próximo e anterior sucessor (próximo) predecessor (anterior)

Características de uma Lista Ordenada Seqüência: início e fim início final

Características de uma Lista Ordenada Comprimento Lista Vazia Comprimento = 5 Comprimento =

Operações sobre uma Lista Ordenada Inserção de elemento não é possível especificar a posição de inserção

Operações sobre uma Lista Ordenada Remoção de elemento posição = 1 posição = elemento =

Operações sobre uma Lista Ordenada Consulta Elemento da posição 2 8 Verificar se o elemento 20 está na lista true

Lista Ordenada Uma lista ordenada deve armazenar somente objetos que possam ser comparáveis. É necessário que o objeto tenha algum método para comparar se ele é menor, igual ou maior que outro objeto.

Alternativas de Implementação Lista Ordenada como Array Lista Ordenada como Lista Encadeada

Lista Ordenada como Array Os elementos, ordenados, ficam justapostos na memória através da utilização de um vetor unidimensional e5e5 e2e2 e1e1 e4e4 e3e3 e7e7 e6e6 emem... 9N

Lista Ordenada como Array Exemplo: N...

Lista Ordenada como Array Classe ListaOrdenadaArray implementa ListaOrdenada Atributos elementos (array com objetos Comparable) numeroElementos Métodos construtor () + métodos especificados na interface ListaOrdenada

Operações sobre a Lista Ordenada Exemplo: inserção do elemento

Operações sobre a Lista Ordenada Exemplo: exclusão do elemento

Lista Ordenada como Array public class ListaOrdenadaArray implements ListaOrdenada { private Comparable[] elementos; private int numElementos; private int aumento; public ListaOrdenadaArray (int tamanho) { this.elementos = new Comparable[tamanho]; this.numElementos = 0; this.aumento = tamanho / 10; } public ListaOrdenadaArray (int tamanho, int aumento) { this.elementos = new Comparable[tamanho]; this.numElementos = 0; this.aumento = aumento; }

PROFESSORA public void insere (Comparable elemento){ /** * Insere o objeto na lista ordenada. * A lista continua ordenada após a inserção do elemento */ if (this.numElementos == this.elementos.length){ Comparable[] novoArray = new Comparable[this.elementos.length + aumento]; System.arraycopy(elementos,0,novoArray,0,this.elementos.length); this.elementos = novoArray; } int cont = this.numElementos-1; while (cont >= 0 && elemento.compareTo(this.elementos[cont]) < 0){ this.elementos[cont+1] = this.elementos[cont]; cont--; } this.elementos[cont+1] = elemento; this.numElementos++; } Complexidade: O(N)

PROFESSORA public int retornaPosicao (Comparable elemento){ // SEM PESQUISA BINÁRIA /** * Retorna a primeira posicao do elemento, considerando * que a lista comeca na posicao 0. * Caso o elemento nao exista na lista, retorna -1. */ int cont = 0; while (cont<this.numElementos && this.elementos[cont].compareTo(elemento)<0) cont++; if (cont<this.numElementos && this.elementos[cont].compareTo(elemento)==0) return cont; else return -1; } Complexidade: O(N)

PROFESSORA public int retornaPosicao(Comparable elemento) { // COM PESQUISA BINÁRIA COM RECURSÃO return posicao (elemento, 0, this.numElementos-1); } private int posicao (Comparable elemento, int inicio, int fim){ if (fim < inicio) return -1; else { int meio = (inicio+fim) /2; if (this.elementos[meio].compareTo(elemento) == 0) //encontrou return meio; else if (this.elementos[meio].compareTo(elemento) > 0) //esta' na primeira parte return posicao (elemento,inicio,meio-1); else//esta' na segunda parte return posicao (elemento,meio+1,fim); } Complexidade: O(logN)

PROFESSORA public int retornaPosicao(Comparable elemento) { // COM PESQUISA BINÁRIA SEM RECURSÃO int fim = this.numElementos-1; int inicio = 0; while (inicio <= fim) { int meio = (inicio+fim) /2; if (this.elementos[meio].compareTo(elemento) == 0) //encontrou return meio; else if (this.elementos[meio].compareTo(elemento) > 0) //esta' na primeira parte fim = meio - 1; else//esta' na segunda parte inicio = meio + 1; } return -1; } Complexidade: O(logN)

Lista Ordenada Encadeada Os elementos, ordenados, estão associados entre si através de elos. enen e2e2 e1e1...

Lista Ordenada Encadeada Exemplo inicionumeroElementos 6 fim 138

Lista Ordenada Encadeada Classe ListaOrdenadaEncadeada implementa ListaOrdenada Atributos inicio (referência a objeto da classe NodoComparable) fim (referência a objeto da classe NodoComparable) numeroElementos Métodos construtor () + métodos especificados na interface ListaOrdenada

Lista Ordenada Encadeada Classe NodoComparable Atributos: elemento (Comparable) proximo (referência a um outro objeto da classe NodoComparable) enen elementopróximo

Lista Ordenada Encadeada Exemplo: inserção do elemento inicionumeroElementos 6 fim

Lista Ordenada Encadeada Exemplo: exclusão do elemento inicionumeroElementos 7 fim 138

Lista Ordenada Encadeada public class ListaOrdenadaEncadeada implements ListaOrdenada { private NodoComparable inicio; private NodoComparable fim; private int numElementos; public ListaOrdenadaEncadeada() { this.inicio = null; this.fim = null; this.numElementos = 0; } … }

PROFESSORA public void insere (Comparable elemento){ /** * Insere o objeto na lista ordenada. * A lista continua ordenada após a inserção do elemento */ NodoComparable nodo = new NodoComparable (elemento); NodoComparable aponta = this.inicio; NodoComparable anterior = null; while (aponta != null && aponta.retornaElemento().compareTo(elemento)<0){ anterior = aponta; aponta = aponta.retornaProximo(); }... Complexidade: O(N)

PROFESSORA... if (aponta == this.inicio){ nodo.atribuiProximo(this.inicio); this.inicio = nodo; if (this.fim == null) this.fim = nodo; } else if (aponta == null){ //inserir no final da lista this.fim.atribuiProximo(nodo); this.fim = nodo; } else{ //inserir no meio da lista anterior.atribuiProximo(nodo); nodo.atribuiProximo(aponta); } this.numElementos++; }

PROFESSORA public int retornaPosicao (Comparable elemento){ /** * Retorna a primeira posicao do elemento, considerando * que a lista comeca na posicao 0. * Caso o elemento nao exista na lista, retorna -1. */ NodoComparable aponta = this.inicio; int cont = 0; while (aponta!=null && aponta.retornaElemento().compareTo(elemento)<0){ aponta = aponta.retornaProximo(); cont++; } if (aponta!=null && aponta.retornaElemento().compareTo(elemento)==0) return cont; else return -1; } Complexidade: O(N)