Liste Concatenate

1. Liste Concatenate 11 Aprile 2008

2. E’ una delle strutture dati fondamentali in tutti i • linguaggi di programmazione di alto livello • Una Lista Concatenata serve per rappresentare • sequenze di elementi (di dimensione variabile) • [ 19,  57,  3,  35, 11,  91,  5 ] • [] • Tipo di dato basato su una definizione RICORSIVA

3. Definizione Ricorsiva • Una lista concatenata e’ • vuota • o e’ un nodo che contiene un valore e un riferimento ad una lista (il resto della lista)

4. Esempio val next Lista non vuota: Primo elemento 11 64 Lista vuota

5. IntList • Vediamo per esempio una possibile specifica nel caso di elementi di tipo Integer • Definiamo un tipo di dato astratto modificabile • Operazioni per --costruire la lista vuota --costruire un nodo --aggiungere un elemento all’inizio --metodi per scorrere i nodi della lista

6. Specifica di IntList public class IntList { // OVERVIEW: un IntList è una lista modificabile // di Integer. // Elemento tipico [x1,...,xn] public IntList () { // EFFECTS: inizializza this alla lista vuota } public IntList (Integer x) throws NullPointerException { // EFFECTS: se x e’ null solleva //NullPointerException, inizializza this alla //lista che contiene esattamente x }

7. Specifica di IntList public void addEl (Integer x) throws NullPointerException {//MODIFIES:this // EFFECTS: se x e’ null solleva //NullPointerException, altrimenti aggiunge x //all’inizio di this } public Integer first () throws EmptyException{ // EFFECTS: se this è vuoto solleva //EmptyException, altrimenti // ritorna il primo elemento di this} public IntList rest () throws EmptyException{ // EFFECTS: se this è vuoto solleva //EmptyException, altrimenti // ritorna la lista ottenuta da this togliendo //il primo elemento}

8. Specifica di IntList public int size () { // EFFECTS: ritorna il numero di elementi di //this} public String toString (){ //EFFECTS: restituisce una stringa che descrive //la sequenza di elementi di this} } }

9. Esempio sull’uso delle Liste • IntList p = new IntList (); • \\[] • p.addEl(new Integer(3)); • \\[3] • p.addEl(new Integer(4)); • \\[4,3] • p.addEl(new Integer(7)); • \\[7,4,3] • Il metodo toString() permette al solito di osservare lo stato interno

10. Esempio sull’uso delle Liste • IntList p = new IntList (new Integer(3)); • \\[3] • p.addEl(new Integer(4)); • \\[4,3] • p.addEl(new Integer(7)); • \\[7,4,3] • Il secondo costruttore che costruisce la lista di un elemento non e’ necessario

11. Nota • Il metodo rest restituisce il resto della lista • (la lista ottenuta rimuovendo il primo elemento) • Il metodo first restituisce il primo elemento • IntList p = new IntList (new Integer(3)); • p.addEl(new Integer(4)); • p.addEl(new Integer(7)); • first=====> 7 • rest ====> restituisce la lista [4,3]

12. Scorrere la lista • Usando first e rest si puo’ scorrere la lista (metodo di ricerca) • Realizzato in un modulo separato in base alla specifica di IntList • public static boolean cerca (Intlist l,Integer x) • throws NullPointerException{ • // EFFECTS: se l o x sono null solleva //NullPointerException, • //altrimenti restituisce true se x occorre nella //lista l, false se non occorre}

13. Utilizzando solo la specifica public static boolean cerca (Intlist l,Integer x) throws NullPointerException{ if (x==null|| l==null) throw new NullPointerException(“Lista.cerca”); //caso base if (l.size()==0) {return false;} //caso ricorsivo {Integer el=l.first(); if (el.equals(x)) {return true;} return cerca(l.rest(),x);} } }

14. Esempio 1 • l=[1,6,3] x=6 • Confronta x con l.first()=1 • Chiama la procedura con l’=l.rest()= [6,3] ed x=6 • Confronta x con l’.first()=6 • La chiamata ricorsiva restituisce true (il metodo chiamante restituisce true)

15. Esempio 2 • l=[1,6,3] x=4 • Confronta x con l.first()=1 • Chiama la procedura con l’=l.rest()= [6,3] ed x=4 • Confronta x con l’.first()=6 • Chiama la procedura con l’’=l’.rest()= [3] ed x=4 • Confronta x con l’’.first()=3 • Chiama la procedura con l’’’=l’’.rest()= [] ed x=4 • Caso Base: lista vuota termina restituendo false (tutti i metodi annidati restituiscono false)

16. Come si implementa? • Ci sono vari modi (a LSD altre soluzioni) • Dobbiamo scegliere delle variabili d’istanza che permettano di rappresentare sia la lista vuota che quella non vuota • Deve essere possibile distinguere i due casi in modo chiaro private boolean vuota; //indica se e’ vuota private Integer val; //contiene il valore private IntList next; //puntatore al resto

17. val next vuota Rappresentazione Lista Lista vuota: Lista non vuota: any 154 24 any any any true false false true

18. Nota • Il flag vuota serve per indicare la lista vuota • Nell’implementazione che facciamo quando vuota e’ falso garantiamo che il puntatore al resto della lista non sia null • Semplifica l’implementazione dei metodi ricorsivi (non sono necessari test per vedere che il puntatore sia definito)

19. Implementazione public class IntList { // OVERVIEW: un IntList è una lista non modificabile di // Integers.Elemento tipico [x1,...,xn] private boolean vuota; private Integer val; private IntList next;

20. Costruttori public IntList () { // EFFECTS: inizializza this alla lista vuota vuota=true;} public IntList (Integer x) { // EFFECTS: inizializza this alla lista che contiene esattamente x if (x==null) throw new NullPointerException(“IntList.IntList”); vuota=false; val=x; next=new IntList();} Notate che nel secondo costruttore next viene inizializzato alla lista vuota (sta sempre alla fine, definizione ricorsiva) !

21. val next vuota Costruttori Lista vuota: Lista con un elemento: any 24 any any any true false true

22. Inserimento • public void addEl (Integer x) { • //MODIFIES:this • // EFFECTS: aggiunge x all’inizio di this • if (x==null) throw new • NullPointerException(“IntList.IntList”); {if (vuota) {val=x;next=new IntList();vuota=false;} else {IntList n = new IntList(val); n.next = this.next; //copia di this this.val =x; this.vuota=false; this.next=n;} }} • Mettiamo l’elemento in testa, • creando un nuovo nodo che contiene x ed ha come resto della lista this

23. First e rest public Integer first () throws EmptyException{ // EFFECTS: se this è vuoto solleva EmptyException //altrimenti ritorna il primo elemento di this if (vuota) throw new EmptyException(“IntList.first”); return val;} public IntList rest () throws EmptyException{ // EFFECTS: se this è vuoto solleva EmptyException, //altrimenti ritorna la lista ottenuta da this //togliendo il primo elemento if (vuota) throw new EmptyException(“IntList.first”); return next;}

24. Size public int size () { // EFFECTS: ritorna il numero di elementi di this if (vuota) return 0; return 1 + next.size(); } Metodo Ricorsivo!!!!!!!!!

25. ToString() public String toString (){ String s=“”; if (vuota) {return s;} return val.intValue() + next.toString(); } • Metodo Ricorsivo !

26. Esercizio I • Definire una varianteStringList • Contiene Stringhe • Ha un metodo per aggiungere all’inizio ed alla fine,e per rimuovere • Ha un metodo per verificare l’uguaglianza di due liste

27. Specifica di StringList public class StringList { // OVERVIEW: un StringList è una lista //modificabile di stringhe. // Elemento tipico [x1,...,xn] public StringList () { // EFFECTS: inizializza this alla lista vuota } public StringList (String x) { // EFFECTS: se x e’ null solleva //NullPointerException, altrimenti inizializza //this alla lista che contiene esattamente x }

28. Specifica di StringList public void FaddEl (String x) { //MODIFIES:this // EFFECTS: se x e’ null solleva //NullPointerexception, altrimenti aggiunge x //all’inizio di this } public void LaddEl (String x) { //MODIFIES:this // EFFECTS: se x e’ null solleva //NullPointerexception, altrimenti aggiunge x //alla fine di this } public void remove (String x) { //MODIFIES:this // EFFECTS: se x e’ null solleva //NullPointerexception, altrimenti rimuove da //this una occorrenza di x }

29. Specifica di StringList public String first () throws EmptyException{ // EFFECTS: se this è vuoto solleva //EmptyException, altrimenti // ritorna il primo elemento di this} public StringList rest () throws EmptyException{ // EFFECTS: se this è vuoto solleva //EmptyException, altrimenti // ritorna la lista ottenuta da this togliendo //il primo elemento}

30. Specifica di StringList public int size () { // EFFECTS: ritorna il numero di elementi di //this} public boolean equals(Object x) { // EFFECTS: se x e’ null solleva //NullpointerException, se this ed x sono uguali //(sono liste che rappresentano la stessa //sequenza di elementi) restituisce //true, altrimenti false} public String toString (){// EFFECTS: standard} } }

31. Esercizio II • Implementare la seguente classe • Classe che definisce alcune procedure statiche per manipolare liste di stringhe • Da realizzare in modulo separato (non vedono la rappresentazione della lista) • metodi ricorsivi

32. public class IntListProc { // OVERVIEW: fornisce metodi statici per manipolare //liste di stringhe public static String min(StringList l) throws EmptyException {// REQUIRES: l non e’ null //EFFECTS: se l e’ vuota solleva EmptyException, altrimenti restituisce il minimo elemento di l} public static StringList append (StringList l1, StringList l2) {// REQUIRES: l1 ed l2 non null //EFFECTS: restituisce una lista che e’ la //concatenazione di l1 ed l2. Ex: l1=[8,0], l2=[9] ===> [8,0,9] } } ATTENZIONE: le liste passate per parametro non devono essere modificate

33. MAIN • Test della definizione di StringList (usare toString()) • Test dei metodi statici

34. Metodi Statici • Devono operare su StringList tramite l’interfaccia pubblica • Non hanno visibilita’ delle variabili d’istanza val e next