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AED – Algoritmos e Estruturas de Dados. Notas de aula – 2s05. Alexandre Gonçalves Silva Ilustrações: Gilmário Santos, André Körbes e Alexandre Silva Fonte: Projeto de Ensino de Gilmário Santos e Adriano Fiorese. Tópicos. Tipo de Dado Abstrato TDA Pilha TDA Fila TDA Lista
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AED – Algoritmos e Estruturas de Dados Notas de aula – 2s05 Alexandre Gonçalves Silva Ilustrações: Gilmário Santos, André Körbes e Alexandre Silva Fonte: Projeto de Ensino de Gilmário Santos e Adriano Fiorese
Tópicos • Tipo de Dado Abstrato • TDA Pilha • TDA Fila • TDA Lista • Árvore Binária de Busca • Algoritmos de Ordenação
Filas • Estrutura FIFO – First In, First Out • Primeiro elemento inserido é o primeiro a ser removido • Aplicadas em situações onde há necessidade de registrar uma série de elementos em seqüência, acessando-os na ordem de sua ocorrência. • Ilustração de uma fila: pessoas, uma após a outra, esperando atendimento em um caixa de supermercado.
Introdução • Filas permitem manipulações em duas extremidades: no início (ou frente) e no fim (ou cauda). • Inserções são feitas na cauda. • Remoções são feitas na frente. • Aplicações: implementação de filas de impressão/processos, simulações, percurso em largura em árvores, algoritmos de inundação.
Operações de Fila • Na Fila, pode-se: • Criar • Instanciar objeto • Inserir • Inserir na cauda • Remover • Remover da frente • Buscar • Consultar a frente • Destruir • Desalocar objeto • Exemplo de “relógio global”: • T0: fila vazia • T1: insere A • T2: insere B • T3: insere C
Implementação de Fila • Estática • Alocação feita apenas na criação para a quantidade máxima de elementos, desalocação feita apenas na destruição do objeto • Limitação no número máximo de elementos • Uso de vetor, estrutura de acesso eficiente • Desperdício de memória • Dinâmica • Alocação a cada inserção (insere), desalocação a cada remoção (remove) de um elemento • Sem limitação para o número de elementos (a não ser de memória) • Uso de lista de nós encadeados, eficiente pois há referências da frente e cauda • Não há desperdício de memória
Possibilidades de FE • Fila Estática Simples (FES) – Sem reaproveitamento do vetor. Pode ocorrer uma situação de “falso cheio” (último elemento inserido está na última posição do vetor, porém há posições iniciais disponíveis de remoções já realizadas). • Fila Estática com Movimentação de Dados • Na Remoção (FEMR) – Reutilização da primeira posição do vetor após uma remoção através da cópia dos elementos para uma posição à frente. • Na Inserção (FEMI) – Reutilização do vetor (se for o caso) após uma inserção em condição de “falso cheio”, através do deslocamento dos elementos para as primeiras posições. • Fila Estática Circular (FEC) – Inserção do elemento, em condição de “falso cheio”, na primeira posição.
Falso Cheio na FES Cheio Falso Cheio
Estrutura da FEC Descritor Inserção typedef struct { int tamVet; int tamInfo; int quant; int frente; int cauda; void **vet; } FEC; ... if (p->quant < p->tamVet) if (p->cauda == tamVet-1) p->cauda = 0; ... Remoção ... if (p->frente == p->tamVet-1) p->frente = 0; ...
Comparando na FP • O TDA não conhece o tipo de seus elementos. • Cada aplicação apresenta critérios de prioridade específicos (exemplo: idade, gestante, data de expedição, etc). • Exemplo de lógica de comparação de prioridades da aplicação a ser passada, como parâmetro (ponteiro para função), ao TDA: int compara(void *p1, void *p2) { pElemento e1 = (pElemento) p1; pElemento e2 = (pElemento) p2; if (e1->prior > e2->prior) return MAIOR; else if (e1->prior < e2->prior) return MENOR; else return IGUAL; }
Inserindo na FP • Quanto maior a prioridade do elemento, mais próximo do início da fila ele é inserido. • Pode-se optar em modificar apenas a remoção ou apenas a inserção de modo que os elementos sejam retirados na ordem decrescente de sua prioridade. • A inserção modificada consiste na comparação, de nó em nó, até que se encontre um elemento de prioridade menor que a do elemento a ser inserido.
Código da inserção na FP (simplesmente encadeada) intinsereFP(pFP p, void *novo, int (*Compara)(void *p1, void *p2)) { pNoFP aux, ant, pos; aux = (pNoFP) malloc(sizeof(NoFP)); if (aux == NULL) return FRACASSO; aux->dados = malloc(p->tamInfo); if (aux->dados == NULL) { free(aux); return FRACASSO; } memcpy(aux->dados, novo, p->tamInfo); aux->prox = NULL; if (testaVaziaFP(p) == SIM) { p->frente = aux; p->cauda = aux; return SUCESSO; } ant = NULL; pos = p->frente; while ((pos != NULL) && (Compara(novo, pos->dados) != MAIOR)) { ant = pos; pos = pos->prox; } if (ant == NULL) { aux->prox = p->frente; p->frente = aux; return SUCESSO; } aux->prox = pos; ant->prox = aux; return SUCESSO; }