Estrutura de Dados I

1. Estrutura de Dados I Robson Godoi / Sandra Siebra

2. Conceitos de Estrutura de Dados

3. Estrutura da Informação • O que é Informação ? • Conhecimento adquirido sob qualquer forma: fatos, dados, aprendizado, etc. • Comunicação ou notícia trazida ao conhecimento de uma pessoa ou público.

4. Informações Fontes Estrutura da Informação

5. Estrutura da Informação • O que é Dado para o computador ? • É a representação da informação, em forma de bytes, permitindo acesso e mecanismos de manipulação sobre os mesmos.

6. Nível Abstrato Informações Modelagem Dado Nível Físico Estrutura da Informação

7. Estrutura da Informação Conclusão É de fundamental importância a forma e organização de armazenamento da informação sob a forma de dado para que possamos ter eficácia e eficiência nos processos de manipulação da mesma.

8. Conceitos Tipos de Dados Representam um conjunto de valores e uma seqüência de operações sobre estes valores. • Tipos Primitivos: • Tipos básicos fornecidos pelas linguagens • Ex: Inteiro, Real, Booleano, etc. • Tipos Construídos: • Construídos a partir de uma combinação de tipos primitivos • Ex: Array, Record, Class, etc

9. Conceitos Tipos Abstratos de Dados (TAD) Podemos olhar o conceito de Tipo de Dados com uma outra perspectiva: não em termos do que um computador pode fazer mas em termos do que os usuários desejam fazer. Este conceito de Tipo de Dado dissociado do hardware é chamado Tipo Abstrato de Dado (TAD).

10. Conceitos Estruturas de Dados (ED) Definem a forma utilizada para representar um Tipo Abstrato de Dado. Onde as informações são representadas por Tipos Primitivos (Inteiro, Real, Booleano, etc) e/ou Tipos Construídos (Array, Record, Class, etc) de uma linguagem de programação. E os procedimentos e restrições sobre as mesmas são bem definidos. Podemos citar como exemplos de ED básicas: Listas, Pilhas, Filas, Arvores e Grafos.

11. Listas • Representam um conjunto de dados preservando a relação de ordem entre eles. • As listas mais simples são: • Lista Estática Seqüencial (LES) ; • Lista Estática Simplesmente Encadeada (LESE); • Lista Dinâmica Simplesmente Encadeada (LDSE), ou simplesmente, Lista Simplesmente Encadeada (LSE), a base deste curso. • Listas Estáticas são geralmente implementadas através de arrays, uma vez que necessitam de uma definição prévia do seu tamanho. • Listas Dinâmicas são geralmente implementadas através de ponteiros, não sendo necessária a definição prévia do seu tamanho.

12. Lista Estática Seqüencial (LES) • Uma LES é uma lista onde o sucessor de um elemento ocupa posição física subseqüente. • Utiliza-se array e record, onde cada elemento está associado a um índice (mapeamento seqüencial – a(i)). • Características: • armazenados fisicamente em posições consecutivas; • inserção de um elemento na posição a(i) causa o deslocamento a direita do elemento de a(i) ao último; • eliminação do elemento a(i) requer o deslocamento à esquerda do a(i+1) ao último.

13. Lista Estática Seqüencial (LES) • Na LES o elemento a(1) é o primeiro elemento, a(i) precede a(i+1), e a(n) é o último elemento. • Desvantagens: • Número máximo de elementos pré-definido • Problemas de overflow

14. Início 3 4 1 2 Lista Est. Simp. Encadeada (LESE) • Em uma LESE a estrutura de cada elemento armazenado possui um componente utilizado para guardar uma referência (índice) para o próximo elemento na lista. • Vantagens: • não requer mais a movimentação de elementos na inserção e eliminação (como na lista seqüencial); • Desvantagens: • necessário gerenciar espaço disponível • o acesso é não indexado

15. A B M G Início 3 4 1 2 A G B M E Início A B M G E Início 3 5 4 1 2 3 5 4 1 2 Lista Est. Simp. Encadeada (LESE) • Inserir o elemento E na lista entre o B e o G • Remover o elemento G da lista

16. Lista Simplesmente Encadeada (LSE) • Uma LSE possui o mesmo comportamento de uma LESE, no entanto o armazenamento é feito através da alocação dinâmica de memória no lugar de arrays. Desta forma, utilizam-se ponteiros no lugar de índices. • Vantagens: • não necessita de gerenciar espaço disponível, responsabilidade do S.O • Neste curso utilizaremos LSE como base para as demais estruturas de dados.

17. Lista Simplesmente Encadeada (LSE) • Definição da Estrutura de Dados type apontador = ^celula; registro = record nome : string [40]; idade : integer; salario : real; end; celula = record dado : registro; prox : apontador; end; TLista = record inicio : apontador; fim : apontador; end; var L : TLista;

18. Lista Simplesmente Encadeada (LSE) • Operações sobre LSE • Criar lista vazia • Destruir a lista • Verificar se a lista está vazia • Inserir: • Inserir primeiro elemento • Inserir no início de uma lista • Inserir no final de uma lista • Inserir depois do elemento apontado por p • Inserir antes do elemento apontado por p • Excluir: • Excluir o primeiro elemento da lista • Excluir o último elemento da lista • Excluir o elemento com valor v da lista • Consultar: • Consultar o primeiro elemento da lista • Consultar o último elemento da lista • Consultar o elemento com valor v da lista • Imprimir os elementos da lista • Verificar o tamanho da lista

19. Criar lista vazia Inserir o primeiro elemento LSE - Operações

20. LSE - Operações • Inserir o elemento apontado por j depois do elemento apontado por k • Excluir elemento apontado por j, que segue k

21. LSE - Criar / Destruir procedure Criar (var l:tlista); begin l.inicio := nil; l.fim := nil; end; procedure Destruir (var l:tlista); var aux : apontador; begin aux := l.inicio; while (aux <> nil) do begin l.inicio:= aux^.prox; Dispose (Aux); aux := l.inicio; end; l.inicio := nil; l.fim := nil; end;

22. LSE - Vazia function Vazia (l:tlista):boolean; begin if (l.inicio=NIL) and (l.fim=NIL) then Vazia := TRUE else Vazia := FALSE; end; OU function Vazia (l:tlista):boolean; begin Vazia := (l.inicio = nil) and (l.fim = nil); end;

23. LSE - Inserir function Inserir (var l:tlista; d:registro):boolean; begin Inserir := False; if Vazia (l) then begin New (l.inicio); l.fim := l.inicio; end else begin New (l.fim^.prox); l.fim := l.fim^.prox; end; l.fim^.dado := d; l.fim^.prox := nil; Inserir := True; end;

24. LSE - Consultar function Consultar ( l:tlista; var d:registro):boolean; var aux : apontador; achou : boolean; begin Consultar := False; if not Vazia(l) then begin achou := False; aux := l.inicio; while (aux <> nil)and (not achou) do begin if (aux^.dado.nome = d.nome) then begin achou := True; d := aux^.dado; Consultar := True; end; aux := aux^.prox; end; end; end;

25. LSE - Imprimir procedure Imprimir (l:tlista); var aux : apontador; begin if Vazia(l) then begin writeln('Lista Vazia !!!'); end else begin aux := l.inicio; while (aux <> nil) do begin writeln ('NOME: ', aux^.dado.nome); writeln ('IDADE: ', aux^.dado.idade); writeln ('SALARIO: ', aux^.dado.salario:5:2); writeln; aux := aux^.prox; end end; end;

26. LSE - Excluir function Excluir (var l:tlista; d:registro):boolean; var aux : apontador; {elemento a ser excluído} ant : apontador; {elemento anterior ao Aux} achou : boolean; begin Excluir := False; if not Vazia (l) then begin << PROCURA O ELEMENTO – Próxima página >> if achou then {Eliminar o elemento da memoria} begin Dispose(aux); Excluir := True; end; end; end;

27. LSE - Excluir achou := False; ant := l.inicio; aux := l.inicio; while (aux <> nil) and (not achou) do begin if aux^.dado.nome=d.nome then begin achou := True; if l.inicio^.prox=nil then begin {Só um elemento} l.inicio := nil; l.fim := nil; end else if aux=l.inicio then begin {Inicio da lista} l.inicio := l.inicio^.prox; end else if aux=l.fim then begin {Fim da lista} l.fim := ant; ant^.prox := nil; end else begin {Meio da lista} ant^.prox := aux^.prox; end; end else begin {Atualiza o Aux e o Ant} ant := aux; aux := aux^.prox; end; end;