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Introdução a Estruturas de Dados Avançadas Utilizando Linguagem C

Introdução a Estruturas de Dados Avançadas Utilizando Linguagem C. Implementação de Fila, Lista e Pilha através de Arranjos Edwar Saliba Júnior 08 a 14 de Julho de 2009. Linguagem de Programação. Linguagem : C/C++ Delphi Pascal .Net C# Java Fortran e etc. Para que elas existem ?

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  1. Introdução a Estruturas de Dados Avançadas Utilizando Linguagem C Implementação de Fila, Lista e Pilha através de Arranjos EdwarSalibaJúnior 08 a 14 de Julho de 2009

  2. Linguagem de Programação • Linguagem: • C/C++ • Delphi • Pascal • .Net • C# • Java • Fortran e etc. • Para queelasexistem? • Para resolver problemas!

  3. Problemas… • Quetipo de problemaspodemos resolver com linguagens de programação? • Rotinas • Podemos resolver qualquertipo de rotina? • Exemplos…

  4. Exemplos de Problemas • Cálculo de impostos a pagar. (30% do valor do salário); • Conversão de moedas. (US$ para R$ ou R$ para US$); • Somar 10 númerosquaisquer; • Entrar com as notas de 5 alunos, para 3 etapas. Ao final imprimir o total de cadaaluno.

  5. OutrosProblemas – Como resolvê-los? • Criar um programaquesimuleumalista de supermercado; • Criar um programaparaverificar se a quantidade de “(“, “[“ e “{“, abrindo e fechando, estãocorretasemumaexpressãomatemática; • Criar um programaparacontrolar a fila de um banco.

  6. Exemplo de Problema de Lista • Precisofazer um programaquesimuleumalista de compras; • Como criar um programa (umaestrutrura) para resolver esteproblema? Utilizando um vetor.

  7. Lista - Considerações • Os elementossãosempreintroduzidosnacauda; • Tem ordem de entrada, masnão tem ordem de saída dos elementos; • A lista tem um tamanhomáximo.

  8. Lista Fonte: Ziviani (1996:37)

  9. Quaisoperações se aplicamsobreumaLista? • FazListaVazia (Lista) • Faz uma lista ficar vazia; • InsereNaLista (X, Lista) • Insere o item X após o último item da Lista; • RetiraDaLista (P, Lista, X) • Retorna o item X que está na posição P da Lista, retirando-o da lista e deslocando os itens a partir da posição P + 1 para as posições anteriores; • ListaVazia (Lista) • Retorna VERDADEIRO se Lista estiver vazia e FALSO caso contrário; • ImprimeLista (Lista) • Imprime os itens da lista na ordem de ocorrência.

  10. Algoritmo de Lista #include <cstdlib> #include <iostream> #include <conio.h> #define InicioArranjo 0 #define MaxTam 100 using namespace std; typedefintApontador; typedefstructTipoItem { intCodigo; char Nome[10]; }; typedefstructTipoLista { TipoItem Item [MaxTam]; Apontador Primeiro; Apontador Ultimo; };

  11. Algoritmo de Lista voidFazListaVazia (TipoLista &Lista) { Lista.Primeiro = InicioArranjo; Lista.Ultimo = InicioArranjo; } voidConsultaItem (TipoLista &Lista, TipoItem &Item, Apontador P) { Item.Codigo = Lista.Item [P].Codigo; strcpy (Item.Nome, Lista.Item [P].Nome); } intListaVazia (TipoLista &Lista) { return (Lista.Primeiro == Lista.Ultimo); } voidInserirNaLista (TipoItem X, TipoLista &Lista) { if (Lista.Ultimo > MaxTam) { cout << "Lista cheia!"; } else { Lista.Item [Lista.Ultimo] = X; Lista.Ultimo++; } }

  12. Algoritmo de Lista voidRetiraDaLista (Apontador P, TipoLista &Lista, TipoItem &Item) { if (ListaVazia (Lista) || (P >= Lista.Ultimo)) { cout << "Erro: Posição não existe!"; } else { Item = Lista.Item [P]; Lista.Ultimo--; for (intAux = P; Aux < Lista.Ultimo; Aux++) Lista.Item [Aux] = Lista.Item [Aux + 1]; } } voidInserirListaPosicao (Apontador P, TipoLista &Lista, TipoItem &Item) { if (ListaVazia (Lista) || (P >= Lista.Ultimo)) { cout << "Erro: Posição não existe!"; } else { Lista.Item[P].Codigo = Item.Codigo; strcpy (Lista.Item[P].Nome, Item.Nome); } }

  13. Algoritmo de Lista voidImprimeLista (TipoLista &Lista) { for (intAux = Lista.Primeiro; Aux < Lista.Ultimo; Aux++) { cout << "\nCódigo: " << Lista.Item [Aux].Codigo; cout << "\nNome : " << Lista.Item [Aux].Nome << "\n"; } } int Menu () { intOpcao = 5; do { system ("CLS"); cout << "Escolha uma opção\n"; cout << "=================\n"; cout << "\n 1 - Inserir "; cout << "\n 2 - Excluir "; cout << "\n 3 - Alterar "; cout << "\n 4 - Imprimir "; cout << "\n 0 - Sair\n"; cout << "\nOpção: "; cin >> Opcao; } while ((Opcao < 0) || (Opcao > 4)); return (Opcao); }

  14. Algoritmo de Lista int main(intargc, char *argv[]) { TipoLista Lista; /* Cria uma lista. */ TipoItemAux; /* Auxiliar para entrada de dados. */ intOpcao, Posicao; /* Faz a lista ficar vazia. */ FazListaVazia (Lista); Opcao = Menu (); while (Opcao != 0) { switch (Opcao) { case 1: /* Inserir */ system ("CLS"); cout << "Inserir Item"; cout << "\n============\n\n"; cout << "\nDigite um Código: "; cin >> Aux.Codigo; cout << "\nDigite um Nome: "; cin >> Aux.Nome; InserirNaLista (Aux, Lista); break;

  15. Algoritmo de Lista case 2: /* Excluir */ system ("CLS"); cout << "Excluir Item"; cout << "\n============\n\n"; cout << "\nDigite a posição a ser removida: "; cin >> Posicao; RetiraDaLista (Posicao, Lista, Aux); cout << "\nO item a seguir foi removido da lista:\n\n"; cout << "\nCódigo: " << Aux.Codigo; cout << "\nNome : " << Aux.Nome; break; case 3: /* Alterar */ system ("CLS"); cout << "Alterar Item"; cout << "\n============\n\n"; cout << "\nDigite a posição a ser alterada: "; cin >> Posicao; cout << "\n\n"; ConsultaItem (Lista, Aux, Posicao); cout << "Valores atuais"; cout << "\n==============\n\n"; cout << "Código: " << Aux.Codigo; cout << "\nNome : " << Aux.Nome << "\n";

  16. Algoritmo de Lista cout << "\nDigite o novo Código: "; cin >> Aux.Codigo; cout << "\nDigite o novo Nome : "; cin >> Aux.Nome; InserirListaPosicao (Posicao, Lista, Aux); break; case 4: /* Imprimir */ system ("CLS"); cout << "Itens da Lista"; cout << "\n==============\n\n"; ImprimeLista (Lista); fflush(stdin); getchar(); } Opcao = Menu (); } system("PAUSE"); return EXIT_SUCCESS; }

  17. Exemplo de ProblemaUtilizandoPilha • Criar um programaparaverificar se a quantidade de “(“, “[“ e “{“, abrindo e fechando, estãocorretasemumaexpressãomatemática; • Como criar um programa (umaestrutrura) para resolver esteproblema? Utilizandovetores.

  18. Pilha - Considerações • FILO – First In, Last Out; • Os elementossãointroduzidos um sobre o outro; • Pode-se fazeranalogia a umapilha de pratos. Fig. Pilha de Pratos - Fonte: <http://www.caloni.com.br/blog/archives/basico-do-basico-assembly> Acesso em: 07 jul. 2009

  19. Pilha Fonte: <http://www.linhadecodigo.com.br/ArtigoImpressao.aspx?id=975> Acesso em: 26 nov. 2007

  20. Quaisoperações se aplicamsobreuma FILO? • FazPilhaVazia (Pilha) • Faz uma Pilha ficar vazia; • PilhaVazia (Pilha) • Retorna VERDADEIRO se Pilha estiver vazia e FALSO caso contrário; • Empilhar (X, Pilha) • Insere o item X no topo da Pilha; • Desempilhar (Pilha, X) • Retorna o item X que está no topo da Pilha, removendo-o da Pilha; • TamanhoPilha (Pilha) • Retorna quantos itens existem armazenados na Pilha.

  21. Algoritmo de Pilha #include <cstdlib> #include <iostream> #include <conio.h> #define MaxTam 100 using namespace std; typedefintApontador; typedefstructTipoItem { intCodigo; char Nome[10]; }; typedefstructTipoPilha { TipoItem Item [MaxTam]; Apontador Topo; }; voidFazPilhaVazia (TipoPilha &Pilha) { Pilha.Topo = -1; } intPilhaVazia (TipoPilha &Pilha) { return (Pilha.Topo == -1); }

  22. Algoritmo de Pilha void Empilhar (TipoItem X, TipoPilha &Pilha) { if (Pilha.Topo == MaxTam) { cout << "Pilha cheia!"; } else { Pilha.Topo++; Pilha.Item [Pilha.Topo] = X; } } void Desempilhar (TipoPilha &Pilha, TipoItem &Item) { system("CLS"); if (PilhaVazia (Pilha)) { cout << "Erro: Pilha está vazia!"; Item.Codigo = -1; } else { Item = Pilha.Item [Pilha.Topo]; Pilha.Topo--; } } intTamanhoPilha (TipoPilha &Pilha) { return (Pilha.Topo + 1); }

  23. Algoritmo de Pilha int Menu () { intOpcao = 5; do { system ("CLS"); cout << "Escolha uma opção\n"; cout << "=================\n"; cout << "\n 1 - Empilhar "; cout << "\n 2 - Desempilhar "; cout << "\n 3 - Verificar Tamanho da Pilha"; cout << "\n 0 - Sair\n"; cout << "\nOpção: "; cin >> Opcao; } while ((Opcao < 0) || (Opcao > 3)); return (Opcao); } int main(intargc, char *argv[]) { TipoPilha Pilha; /* Cria uma Pilha. */ TipoItemAux; /* Auxiliar para entrada de dados. */ intOpcao; /* Faz a Pilha ficar vazia. */ FazPilhaVazia (Pilha);

  24. Algoritmo de Pilha Opcao = Menu (); while (Opcao != 0) { switch (Opcao) { case 1: /* Inserir */ system ("CLS"); cout << "Inserir Item"; cout << "\n============\n\n"; cout << "\nDigite um Código: "; cin >> Aux.Codigo; fflush(stdin); cout << "\nDigite um Nome: "; gets (Aux.Nome); Empilhar (Aux, Pilha); break; case 2: /* Excluir */ system ("CLS"); cout << "Excluir Item"; cout << "\n============\n\n"; Desempilhar (Pilha, Aux); if (Aux.Codigo > 0) { cout << "\nO item a seguir foi removido da Pilha:\n\n"; cout << "\nCódigo: " << Aux.Codigo; cout << "\nNome : " << Aux.Nome; }

  25. Algoritmo de Pilha fflush(stdin); getchar(); break; case 3: /* Tamanho da Pilha */ system ("CLS"); cout << "Pilha"; cout << "\n=====\n\n"; cout << "Quantidade de itens na Pilha: " << TamanhoPilha (Pilha); fflush(stdin); getchar(); } Opcao = Menu (); } system("PAUSE"); return EXIT_SUCCESS; }

  26. Exemplo de Problema de Fila • Controlar a fila de um de um banco; • Como criar um programa (umaestrutrura) para resolver esteproblema? Utilizando um vetor.

  27. Fila - Considerações • FIFO – First In, First Out; • Os elementossãointroduzidosnacauda e retiradospelafrente; • A filanãopode “terfim”, ouseja, semprepodemosinserir e retirarelementos; • Vetorestêm um tamanhofixo; • O quefazerentão?

  28. Fila Estática Circular Fonte: <http://sicesumar.wikispaces.com/Fila+est%C3%A1tica+circular?f=print> Acessoem: 07 jul. 2009

  29. Quaisoperações se aplicamsobreuma FIFO? • FazFilaVazia (Fila) • Tornaumafila (pré-existente) vazia; • FilaVazia (Fila) • RetornaVERDADEIRO se a filaestivervazia e FALSO se a filapossuiraomenos um elemento; • InserirNaFila (X, Fila) • Insere o item X nafila; • RetirarDaFila (Fila, X) • Retorna o item X queestá no iníciodafila. Retirando-o desta.

  30. Pulo do Gato • Por ser implementada em forma circular, de acordo com Ziviani (1996:56), existe um pequeno problema: • Não há uma forma de distinguir uma fila cheia de uma vazia, pois nos dois casos os apontadores Frente e Trás apontam para a mesma posição do círculo; • Solução: • Não utilizar todo o espaço da fila, deixando uma posição vazia; • Assim sendo, a fila estará cheia quando o apontador Trás + 1 for igual ao apontador Frente. Isto significa que existirá uma célula vazia entre o fim e o início da fila.

  31. Algoritmo de Fila #include <cstdlib> #include <iostream> #include <conio.h> #define MaxTam 5 using namespace std; typedefintApontador; typedefstructTipoItem { intCodigo; char Nome[10]; }; typedefstructTipoFila { TipoItem Item [MaxTam]; ApontadorFrente; ApontadorTras; }; void FazFilaVazia (TipoFila &Fila) { Fila.Tras = Fila.Frente = 1; } intFilaVazia (TipoFila &Fila) { return (Fila.Frente == Fila.Tras); } void InserirNaFila (TipoItem X, TipoFila &Fila) { Fila.Item [Fila.Tras - 1] = X; Fila.Tras = (Fila.Tras % MaxTam + 1); }

  32. Algoritmo de Fila • void RetiraDaFila (TipoFila &Fila, TipoItem &Item) { • if (FilaVazia (Fila)) { • cout << "\n\nFilavazia!"; • getchar(); • } • else { • Item = Fila.Item [Fila.Frente - 1]; • Fila.Frente = (Fila.Frente % MaxTam + 1); • } • } • int Menu () { • intOpcao = 5; • do { • system ("CLS"); • cout << "Escolhaumaopção\n"; • cout << "=================\n"; • cout << "\n 1 - Inserir "; • cout << "\n 2 - Excluir "; cout << "\n 0 - Sair\n"; cout << "\nOpção: "; cin >> Opcao; } while ((Opcao < 0) || (Opcao > 2)); return (Opcao); }

  33. Algoritmo de Fila int main(intargc, char *argv[]) { TipoFila Fila; /* Criauma Fila. */ TipoItem Aux; /* Auxiliarparaentrada de dados. */ intOpcao; for (int I = 0; I < MaxTam; I++) { Fila.Item [I].Codigo = 0; strcpy (Fila.Item [I].Nome, ""); } /* Faz a Fila ficarvazia. */ FazFilaVazia (Fila); Opcao = Menu (); while (Opcao != 0) { switch (Opcao) { case 1: /* Inserir */ system ("CLS"); if ((Fila.Tras % MaxTam + 1) == Fila.Frente) { cout << "\n\nFilacheia!"; fflush(stdin); getchar(); }

  34. Algoritmo de Fila • else { • cout << "Inserir Item"; • cout << "\n======\n\n"; • cout << "\nDigite um Código: "; • cin >> Aux.Codigo; • cout << "\nDigite um Nome: "; • cin >> Aux.Nome; • InserirNaFila (Aux, Fila); • } • break; case 2: /* Excluir */ system ("CLS"); cout << "Excluir Item"; cout << "\n============\n\n"; RetiraDaFila (Fila, Aux); if (Aux.Codigo != -1) { cout << "\nO item a seguirfoiremovidoda Fila:\n\n"; cout << "\nCódigo: " << Aux.Codigo; cout << "\nNome : " << Aux.Nome; } Aux.Codigo = -1;

  35. Algoritmo Fila fflush(stdin); getchar(); } Opcao = Menu (); } system("PAUSE"); return EXIT_SUCCESS; }

  36. ReferênciaBibliográfica • FILA.GIF, Cucamonga – Blog Rafael Cruz, Disponível em: <http://www.cucamongabr.com/?tag=filas> Acesso em: 06 jul. 2009. • FILACIRCULAR.GIF, Sistemas de Informação, Disponível em: < http://sicesumar.wikispaces.com/Fila+est%C3%A1tica+circular?f=print> Acesso em: 07 jul. 2009. • PRATOS.JPG, Caloni.com.br, Disponível em: < http://www.caloni.com.br/blog/archives/basico-do-basico-assembly> Acesso em: 07 jul. 2009. • PILHA_1.JPG, Linha de Código, Disponível em: < http://www.linhadecodigo.com.br/ArtigoImpressao.aspx?id=975> Acesso em: 26 nov. 2007. • SALIBA JÚNIOR, Edwar. Estruturas de Dados. Disponívelem: < http://www.esj.eti.br/Apostilas/EstruturaDeDados.pdf> Acessoem: 07 jul. 2009. • TODOTATTOO648.JPG, AndAfter.org, Disponível em: <http://www.andafter.org/images/album/design-de-produto/Eu%20Compraria/todotattoo648.jpg> Acesso em: 08 jul. 2009. • ZIVIANI, Nivio. Projeto de Algoritmos : com implementações em Pascal e C. 3ª ed., São Paulo: Pioneira, 1996.

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