Programação II Prof. Mateus Raeder Universidade do Vale do Rio dos Sinos - São Leopoldo -

Programação II – Prof. Mateus Raeder Listas especiais O armazenamento sequencial (estático) é útil quando as estruturas sofrem poucas remoções ou inserções, ou quando estas não acarretam grandes movimentações de nós –Não é exatamente o caso de listas que permitem inserção em qualquer posição –O armazenamento sequencial é mais utilizado para implementas tipos especiais de listas: Filas (Queue em inglês) Pilhas (Stack em inglês) Deques (Deque em inglês)

Programação II – Prof. Mateus Raeder Pilha (Stack)

Programação II – Prof. Mateus Raeder Pilhas Os elementos são inseridos e removidos sempre na extremidade final, chamada de topo da pilha Contém um ponteiro (variável) que marca o topo da pilha Implementa a norma LIFO (Last-In, First-Out) –Último a entrar, primeiro a sair Pilha vazia: topo = -1

Programação II – Prof. Mateus Raeder Pilhas Suponhamos uma pilha de números inteiros P que, em certo momento, possui os seguintes 7 elementos: Declarando um array de inteiros de nome P com MAX=10 elementos (P[0..MAX-1]), teremos a seguinte pilha:

Programação II – Prof. Mateus Raeder Operações sobre pilhas - inserir número 2 - inserir número 8 - inserir número 4 - remover elemento - inserir número 1 - remover elemento top 1

Programação II – Prof. Mateus Raeder Exercício: Pilhas Dada a pilha ao lado, realize as operações abaixo (cumulativamente) e desenhe a pilha resultante em cada passo: –Inserir 7 –Retirar o primeiro elemento –Inserir -4 –Inserir 6 –Retirar o primeiro elemento 3

Programação II – Prof. Mateus Raeder Operações sobre pilhas public boolean isEmpty( ) –verifica se a pilha está vazia public boolean isFull( ) –verifica se a pilha está cheia public boolean push( int element ) –insere o nó no topo da pilha

Programação II – Prof. Mateus Raeder Operações sobre pilhas public int pop( ) –retorna e remove o nó do topo da pilha public int getTop ( ) –retorna o nó do topo da pilha, sem removê-lo public void print( ) –exibe todos os nós da pilha

Programação II – Prof. Mateus Raeder Pilhas Supondo a existência da classe Stack, desenhe a pilha criada através do código abaixo (a saída do programa): public static void main(String args[]){ Stack p = new Stack(5); p.push(4); p.push(7); p.push(14); p.pop(); p.push(3); p.pop(); p.print(); }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Pilha public class Stack { private int s[]; private int top = -1; public Stack (int size){ s = new int[size]; }... //demais métodos }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Pilha Verificar se está vazia ou se está cheia –Vazia: /* Retorna: - true se a lista está vazia - false caso contrário */ public boolean isEmpty(){ if(top == -1) return true; return false; }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Pilha Verificar se está vazia ou se está cheia –Cheia: /* Retorna: - true se a lista está vazia - false caso contrário */ public boolean isFull(){ if(top == s.length - 1) return true; return false; }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Pilha Inserir e remover elementos –Inserir (push) public boolean push(int element){ if(isFull()) return false; top++; s[top] = element; return true; }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Pilha Inserir e remover elementos –Remover (pop) public int pop(){ if(isEmpty()){ System.out.println(“ERRO”); return 0; } int element = s[top]; top--; return element; }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Pilha Retornar o elemento do topo, sem remover public int getTop(){ if(isEmpty()){ System.out.println(“ERRO”); return 0; } return s[top]; }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Pilha Imprimir os elementos da pilha public void print(){ for(int i=top; i>=0; i--) System.out.println(s[i]); }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Pilha public static void main(String args[]) { Stack s = new Stack(6); s.push(1); s.push(2); s.push(3); s.push(4); s.push(5); s.push(6); int removed = s.pop(); removed = s.pop(); s.print(); }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Fila (Queue)

Programação II – Prof. Mateus Raeder Filas Elementos são inseridos no final da fila e retirados do início da fila Geralmente a implementação contém 2 ponteiros (variáveis): – first: para o início da fila – last: para o fim da fila FIFO (First-In, First-Out) –Primeiro a entrar, primeiro a sair Fila vazia: quando last for igual a first-1

Programação II – Prof. Mateus Raeder Filas Suponhamos uma fila de números inteiros F que, em certo momento, possui os seguintes 7 elementos: Declarando um array de inteiros de nome F com MAX=10 elementos (F[0..MAX-1]), teremos a seguinte fila:

Programação II – Prof. Mateus Raeder Exercício: Filas Dada a fila acima, realize as operações abaixo (cumulativamente) e desenhe a pilha resultante em cada passo: –Inserir 10 –Retirar o primeiro elemento –Inserir 2 –Retirar o primeiro elemento 2841

Programação II – Prof. Mateus Raeder Operações sobre filas public boolean isEmpty( ) –verifica se a fila está vazia public boolean isFull( ) –verifica se a fila está cheia public boolean enqueue( int element ) –insere o elemento no final da fila

Programação II – Prof. Mateus Raeder Operações sobre filas public int dequeue( ) –remove e retorna o primeiro elemento da fila public int getFirst( ) –retorna o primeiro elemento da fila, sem removê-lo public void print( ) –exibe o conteúdo da fila

Programação II – Prof. Mateus Raeder Filas Supondo a existência da classe Queue, desenhe a fila criada através do código abaixo (a saída do programa): public static void main(String args[]){ Queue f = new Queue(5); f.enqueue(4); f.enqueue(7); f.enqueue(14); f.dequeue(); f.enqueue(3); f.dequeue(); f.print(); }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Filas public class Queue { protected int first = 0, last = -1; protected int q[]; public Queue(int size) { q = new int[size]; }... //demais métodos }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Filas Verificar se está vazia ou se está cheia –Vazia: public boolean isEmpty() { if (last == (first-1)) return true; return false; }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Filas Verificar se está vazia ou se está cheia –Cheia: public boolean isFull() { if (last == (q.length-1)) return true; return false; }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Filas Inserção e remoção de elementos –Inserção (enqueue): public boolean enqueue (int element) { if (isFull()) return false; last++; q[last] = element; return true; }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Filas Inserção e remoção de elementos –Remoção (dequeue): public int dequeue() { if (isEmpty()){ System.out.println(“ERRO”); return 0; } int element = q[first]; first++; return element; }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Filas Retornar o primeiro elemento sem remover public int getFirst(){ if (isEmpty()) { System.out.println(“ERRO”); return 0; } return q[first]; }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Filas Imprimir os elementos da fila public void print() { for (int i = first; i <= last; i++) System.out.print(q[i] + ", "); System.out.println(); }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Fila Circular (Circular Queue)

Programação II – Prof. Mateus Raeder Fila circular Observamos que uma fila pode ser considerada como cheia mesmo não contendo nenhum elemento Isto acontece pela maneira com a qual lidamos com os índices de início e de final da fila Uma solução é trabalhar com filas circulares

Programação II – Prof. Mateus Raeder Fila circular public class CircularQueue { private int[] queue; private int first = -1, last = -1; public CircularQueue (int length) { queue = new int[length]; } public boolean isFull() { if ((first == 0 && last == queue.length-1) || (first == last+1)) return true; else return false; }...//demais métodos

Programação II – Prof. Mateus Raeder Fila circular...//demais métodos public boolean isEmpty() { if (first == -1) return true; else return false; }...//demais métodos

Programação II – Prof. Mateus Raeder Fila circular public boolean enqueue (int element){ if(isFull()) return false; if(last == queue.length-1 || last == -1){ last = 0; queue[last] = element; if(first == -1) first = 0; } else{ last++; queue[last] = element; return true; }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Fila circular public int dequeue() { if (isEmpty()){ System.out.println(“ERRO”); return 0; } int element = queue[first]; if (first == last) first = last = -1; else if (first == queue.length - 1) first = 0; else first++; return element; }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Fila circular public int getFirst(){ if (isEmpty()){ System.out.println(“ERRO”); return 0; } return queue[first]; }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Fila circular public static void main(String args[]) { CircularQueue f = new CircularQueue(5); f.enqueue(1); f.enqueue(2); f.enqueue(3); f.enqueue(4); f.dequeue(); f.enqueue(5); f.enqueue(6); f.enqueue(7); f.enqueue(8); f.print(); }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Exercícios: fila circular Implemente métodos para exibir o conteúdo de uma fila circular de 2 maneiras: –No método main, faça o código necessário para que, enquanto a fila não estiver vazia, esvazie a fila, exibindo os elementos retirados –Crie um método print() na classe CircularQueue que exiba o conteúdo da fila na ordem em que foram inseridos! 0,5 na prova do Grau A

Programação II – Prof. Mateus Raeder Resposta (método print) public void print (){ if(!isEmpty()){ if(first < last){ for(int i=first; i<=last; i++) System.out.print(queue[i]+”, ”); } else{ for(int i=first; i<queue.length; i++) System.out.print(queue[i]+”, ”); for(int i=0; i<=last; i++) System.out.print(queue[i]+”, ”); } System.out.println(); }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Deque (Deque – Double Ended Queue)

Programação II – Prof. Mateus Raeder Deque O deque é um tipo de fila em que as inserções e remoções podem ser realizadas em ambas as extremidades, que chamaremos de frente (front) e final (back)

Programação II – Prof. Mateus Raeder Operações sobre deques public boolean isEmpty() –verifica se o deque está vazio public boolean isFull( ) –verifica se o deque está cheio public boolean enqueueFront( int element ) –insere o elemento na cabeça do deque public boolean enqueueBack( int element ) –insere o elemento no final do deque

Programação II – Prof. Mateus Raeder Operações sobre deques public int dequeueFront() –remove e retorna o primeiro elemento do deque public int dequeueBack() –remove e retorna o último elemento do deque public int getFirst() –retorna o primeiro elemento do deque, sem removê-lo public int getLast() –retorna o último elemento do deque, sem removê-lo public void print() –exibe o conteúdo do deque

Programação II – Prof. Mateus Raeder Deques public class Deque extends Queue{ public Deque (int size){ super(size); } public int getLast(){ if(isEmpty()){ System.out.println(“ERRO”); return 0; } return q[last]; }...//demais métodos

Programação II – Prof. Mateus Raeder Deques public boolean enqueueFront (int el){ if (isFull()) { return false; } System.arraycopy(q, first, q, first + 1, last - first + 1); q[first] = el; last++; return true; }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Deques public boolean enqueueBack (int el) { return enqueue(el); } public int dequeueFront() { return dequeue(); } public int dequeueBack() { if (isEmpty()){ System.out.println(“ERRO”); return 0; } int element = q[last]; last--; return element; }

Programação II – Prof. Mateus Raeder Deques public static void main(String args[]) { Deque d = new Deque(5); d.enqueueBack(1); d.enqueueFront(2); d.enqueueBack(3); d.print(); System.out.println( d.dequeueFront() ); System.out.println( d.dequeueBack() ); System.out.println( d.dequeueFront() ); System.out.println( d.dequeueBack() ); }