11 Pilhas, Filas e Listas Duplamente Encadeadas Prof. Kariston Pereira Adaptado de Material gentilmente fornecido pelo Prof. Rui Tramontin (DCC/UDESC)

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1 11 Pilhas, Filas e Listas Duplamente Encadeadas Prof. Kariston Pereira Adaptado de Material gentilmente fornecido pelo Prof. Rui Tramontin (DCC/UDESC)

2 UDESC – Prof. Kariston Pereira 22 Introdução Pilhas Encadeadas Filas Encadeadas Listas Duplamente Encadeadas Modelagem Operações Índice

3 UDESC – Prof. Kariston Pereira 3 Introdução O conceito geral de lista encadeada pode ser especializado e estendido das mais variadas formas: Lista Especializada: Pilhas encadeadas Filas encadeadas Lista Estendida: Listas Duplamente Encadeadas Listas Circulares Simples e Duplas

4 UDESC – Prof. Kariston Pereira 4 Pilhas Encadeadas São pilhas onde os elementos são encadeados. Não há estouro de pilha. Como o acesso aos dados da pilha é puramente sequencial, não há perda de eficiência. Implementação das operações da pilha: Empilhar: equivale a adicionar no início Desempilhar: equivale a retirar do início.

5 UDESC – Prof. Kariston Pereira 5 Pilhas Encadeadas 3 Cabeçalho Elementos infopróximo tam. topo Rui Computação 3 Maria Computação 5 Paulo Medicina 6 Elemento de Informação

6 UDESC – Prof. Kariston Pereira 6 Filas Encadeadas Elementos são encadeados. Estrutura do cabeçalho é modificada: Referência para o último elemento. É preciso modificar os algoritmos da lista encadeada geral para levar em conta tal referência. Operações: Adiciona no fim; Remove do início.

7 UDESC – Prof. Kariston Pereira 7 Filas Encadeadas 3 infopróximo tam. início Rui Computação 3 Maria Computação 5 Paulo Medicina 6 fim typedef struct { int tamanho; Elemento *inicio; Elemento *fim; } FilaEnc; typedef struct { int tamanho; Elemento *inicio; Elemento *fim; } FilaEnc;

8 UDESC – Prof. Kariston Pereira 8 Criação da Fila Alocar espaço para cabeçalho; Definir tamanho = 0; Definir inicio e fim = NULL; Retornar cabeçalho. FilaEnc *criaFila() { FilaEnc *fila = (FilaEnc *) malloc(sizeof(FilaEnc)); if(fila != NULL) { fila->tamanho = 0; fila->inicio = NULL; fila->fim = NULL; } return fila; } FilaEnc *criaFila() { FilaEnc *fila = (FilaEnc *) malloc(sizeof(FilaEnc)); if(fila != NULL) { fila->tamanho = 0; fila->inicio = NULL; fila->fim = NULL; } return fila; }

9 UDESC – Prof. Kariston Pereira 9 Adiciona na Fila int adicionaNaFila(FilaEnc *fila, TipoInfo *dados) { Elemento *novo = (Elemento *) malloc(sizeof(Elemento)); if(novo != NULL) { if(estah_vazia(fila)) fila->inicio = novo; else fila->fim->proximo = novo; novo->proximo = NULL; fila->fim = novo; fila->tamanho++; novo->info = dados; return fila->tamanho; } else return 0; } int adicionaNaFila(FilaEnc *fila, TipoInfo *dados) { Elemento *novo = (Elemento *) malloc(sizeof(Elemento)); if(novo != NULL) { if(estah_vazia(fila)) fila->inicio = novo; else fila->fim->proximo = novo; novo->proximo = NULL; fila->fim = novo; fila->tamanho++; novo->info = dados; return fila->tamanho; } else return 0; }

10 UDESC – Prof. Kariston Pereira 10 Remove da Fila TipoInfo *removeDaFila(FilaEnc *fila) { if(estah_vazia(fila)) return NULL; else { Elemento *e = fila->inicio; TipoInfo *info = e->info; fila->inicio = e->proximo; if(fila->tamanho == 1) fila->fim = NULL; fila->tamanho--; free(e); return info; } TipoInfo *removeDaFila(FilaEnc *fila) { if(estah_vazia(fila)) return NULL; else { Elemento *e = fila->inicio; TipoInfo *info = e->info; fila->inicio = e->proximo; if(fila->tamanho == 1) fila->fim = NULL; fila->tamanho--; free(e); return info; }

11 UDESC – Prof. Kariston Pereira 11 Listas Duplamente Encadeadas

12 UDESC – Prof. Kariston Pereira 12 Introdução a LDE Listas encadeadas possuem a desvantagem de permitir o percurso apenas em uma direção. Para acessar um elemento já visitado, é preciso uma variável auxiliar que aponta para o elemento anterior. O único meio para acessar outros elementos ainda anteriores consiste em começar de novo o percurso. Uma Lista Duplamente Encadeada é uma estrutura de lista que permite o percurso em ambos os sentidos.

13 UDESC – Prof. Kariston Pereira 13 Introdução a LDE Listas duplamente encadeadas são úteis para representar conjuntos de eventos ou objetos a serem percorridos em dois sentidos. Exemplo: Itinerários de ônibus, trem, avião. Busca aproximada de dados, onde é preciso se mover para e frente e trás.

14 UDESC – Prof. Kariston Pereira 14 LDE: Modelagem 3 infosucessor tam. cabeça Rui Computação 3 Maria Computação 5 Paulo Medicina 6 antecessor “Elemento Duplo” typedef struct elementoDuplo { TipoInfo *info; struct elementoDuplo *antecessor; struct elementoDuplo *sucessor; } ElementoDuplo; typedef struct elementoDuplo { TipoInfo *info; struct elementoDuplo *antecessor; struct elementoDuplo *sucessor; } ElementoDuplo;

15 UDESC – Prof. Kariston Pereira 15 LDE: Aspecto Funcional Operações de criação e teste para ver se está vazia são idênticas às da lista encadeada simples. A diferença está nas operações de manipulação (no início, no fim, na posição, em ordem): adiciona(lista,dado) remove(lista) apaga(lista)

16 UDESC – Prof. Kariston Pereira 16 Adicionar no início Alocar espaço para elemento; Associar dados ao campo “info”; Campo “sucessor” do novo elemento aponta para onde o “cabeça” da lista aponta; “antecessor” aponta para nulo. “antecessor” do “sucessor” aponta para o novo elemento. “cabeça” da lista aponta para novo elemento; Incrementar tamanho da lista.

17 UDESC – Prof. Kariston Pereira 17 Adicionar no início int adicionaNoInicioDuplo(ListaDupla *lista, TipoInfo *dados) { ElementoDuplo *novo = (ElementoDuplo *) malloc(sizeof(ElementoDuplo)); if(novo != NULL) { novo->info = dados; novo->sucessor = lista->cabeca; novo->antecessor = NULL; if(novo->sucessor != NULL) novo->sucessor->antecessor = novo; lista->cabeca = novo; lista->tamanho++; return lista->tamanho; } else return 0; } int adicionaNoInicioDuplo(ListaDupla *lista, TipoInfo *dados) { ElementoDuplo *novo = (ElementoDuplo *) malloc(sizeof(ElementoDuplo)); if(novo != NULL) { novo->info = dados; novo->sucessor = lista->cabeca; novo->antecessor = NULL; if(novo->sucessor != NULL) novo->sucessor->antecessor = novo; lista->cabeca = novo; lista->tamanho++; return lista->tamanho; } else return 0; }

18 UDESC – Prof. Kariston Pereira 18 Remover do início Testar se está vazia  erro!; Obter referência do primeiro elemento (cabeça); Obter referência da informação; Cabeça da lista aponta para o “sucessor” do primeiro elemento; Se o elemento possuir sucessor, o antecessor do sucessor será nulo. Decrementar tamanho da lista; Desaloca elemento; Retornar referência para a informação.

19 UDESC – Prof. Kariston Pereira 19 Remover do início TipoInfo *retiraDoInicioDuplo(ListaDupla *lista) { if(estah_vazia(lista)) return NULL; else { ElementoDuplo *e = lista->cabeca; TipoInfo *info = e->info; lista->cabeca = e->sucessor; if(e->sucessor != NULL) e->sucessor->antecessor = NULL; lista->tamanho--; free(e); return info; } TipoInfo *retiraDoInicioDuplo(ListaDupla *lista) { if(estah_vazia(lista)) return NULL; else { ElementoDuplo *e = lista->cabeca; TipoInfo *info = e->info; lista->cabeca = e->sucessor; if(e->sucessor != NULL) e->sucessor->antecessor = NULL; lista->tamanho--; free(e); return info; }

20 UDESC – Prof. Kariston Pereira 20 Adicionar no fim Se lista vazia, adicionar no início. Caso geral: Obter a referência do primeiro elemento; Percorrer a lista, enquanto o próximo do elemento atual não for nulo; Quando chegar no último elemento, repetir o procedimento feito em adicionaNoInicio, mas: “sucessor” do novo elemento é nulo; “sucessor” do elemento atual aponta para o novo. “antecessor”do novo elemento aponta para o elemento atual.

21 UDESC – Prof. Kariston Pereira 21 Adicionar no fim int adicionaNoFimDuplo(ListaDupla *lista, TipoInfo *dados) { if(estah_vazia(lista)) return adicionaNoInicioDuplo(lista, dados); else { ElementoDuplo *aux = lista->cabeca; while(aux->sucessor != NULL) //for(i=0; i tamanho-1; i++) aux = aux->sucessor; ElementoDuplo *novo = (ElementoDuplo *) malloc(sizeof(ElementoDuplo)); if(novo != NULL) { novo->sucessor = NULL; novo->info = dados; aux->sucessor = novo; novo->antecessor = aux; lista->tamanho++; return lista->tamanho; } int adicionaNoFimDuplo(ListaDupla *lista, TipoInfo *dados) { if(estah_vazia(lista)) return adicionaNoInicioDuplo(lista, dados); else { ElementoDuplo *aux = lista->cabeca; while(aux->sucessor != NULL) //for(i=0; i tamanho-1; i++) aux = aux->sucessor; ElementoDuplo *novo = (ElementoDuplo *) malloc(sizeof(ElementoDuplo)); if(novo != NULL) { novo->sucessor = NULL; novo->info = dados; aux->sucessor = novo; novo->antecessor = aux; lista->tamanho++; return lista->tamanho; }

22 UDESC – Prof. Kariston Pereira 22 Exercício Remover do fim Testar se está vazia  erro!; Testar se há um elemento  remove do início; Senão, percorrer até o último elemento e remover no fim. Adicionar na posição Se (posiçao lista->tamanho): erro, posição inválida! Se (posiçao == 0): adiciona no início Se (posiçao == lista->tamanho): adiciona no fim Senão: Percorrer a lista até a posição. Alocar elemento e arrumar ponteiros. Adicionar os dados ao novo elemento. Incrementar tamanho da lista.

23 UDESC – Prof. Kariston Pereira 23 Lista de Exercícios Implementar o TAD ListaDupla. Ou seja, além das operações apresentadas em aula, implementar as demais operações: removeDoFim(lista) adicionaNaPosicao(lista, dado, pos) removeDaPosicao(lista, pos) adicionaEmOrdem(lista, dado)