Сложные структуры данных

1. Сложные структуры данных Массивы. Строки переменной длины. Перечисления. Множества. Записи. Структуры. Объединения.Списки.

2. Массивы - упорядоченные множества элементов одного типа, занимающих непрерывное пространство в памяти машины. Упорядоченность элементов массива определяет-ся набором целых чисел, называемых индекса-ми, которые связываются с каждым элементом массива и однозначно определяют его положе-ние среди остальных элементов этого массива.

3. X = {xij: a≤i≤bиc≤j≤d} xa,cxa,c+1… xa,d-1xa,dxa+1,cxa+1,c+1 … xa+1,d-1xa+1,d… xij …xb-1,cxb-1,c+1 … xb-1,d-1 xb-1,dxb,cxb,c+1… xb,d-1xb,d

4. Расположение в памяти Быстый последний индекс • По строкам: xa,c xa,c+1 … xa,d-1xa,d xa+1,c xa+1,c+1 … xa+1,d-1xa+1,d … xa+1,c xa+1,c+1 … xa+1,d-1xa+1,dxb,c xb,c+1 … xb,d-1xb,d • По столбцам: xa,c xa+1,c… xb-1,c xb,cxa,c+1xa+1,c+1 … xb-1,c+1xb,c+1 … xa,d-1xa+1,d-1 … xb-1,d-1xb,d-1xa,d xa+1,d… xb-1,d xb,d X+((i-a)*(d–c+1)+j-c)*Type X Быстрый первый индекс X+((j-c)*(b–a+1) + i-a)*Type X

5. Строки переменной длины Произвольная длина Длину необходимо вычислять • Си String db ‘Это строка С’,0 • Паскаль String db Len-1,‘Строка Паскаля’Len = $ - String Длина не более 255 Длина всегда известна без вычислений

6. Перечислимые типы данных Azb enum a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,n,m,o,p,q,r,s,t,v,u,w,x,y,z ; a=0, b=1, … , z=25 Azb enum a=61h,b,c,… ; a=61h, b=62h, … mov al,azb ; al=31 Число бит, необходимых для представления множества, с перечисленным числом компонент

7. Множество • совокупность элементов, обладающих общим для них характеристическим свойством. • конечная упорядоченная совокупность элементов, т.е. каждому элементу поставлено в соответствие натуральное число, являющееся номером элемента множества. Множество можно моделировать набором бит в количестве равном числу элементов множества, когда значение i-ого бита отвечает наличию или отсутствию i–ого элемента в множестве. Для множества мощностью n требуется n/8+1 байт

8. Выделение места для размещения множества Setofmacro name,pw,xrr=pw/8if pw mod 8 ne 0rr=rr+1endifif rr eq 1 name label byteelseif rr eq 2 name label wordelseif rr le 4 name label dwordelseif rr le 8 name label qwordelse

9. .err"Не могу создать множество такого размера“exitmendifkk=0while kk lt rrshablon=0irp i,<x>if i/8 eq kkshablon=shablon or (1 shl (i mod 8))endifendmdb shablonkk=kk+1endmendm

10. Сегмент данных .data Alphabet enum A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,N,M,O,P,Q,R,S,T,V,U,W,X,Y,Z SETOF VOWELS,Alphabet,<a,e,i,j,o,u> SETOF CONSONANTS,Alphabet,<b,c,d,f,g,h,k,l,m,n,p,q,r,s,t,v,w,x,y,z> Сегмент команд .code jnc short no main proc beepspkr mov ax,@data no: .exit 0 mov ds,ax main endp inmn VOWELS,B end main

11. Inmn macro name,k;; Результат в fcifndef<name>.err ‘Имя &name не определено‘ exitmelseifndef <k>.err‘Имя &k не определено‘exitmendifif k gt (type name)*8 clcexitmendif pushaxpushbxmovax,kror ax,3shr ah,5 ;; ah=номербита, ;; al=номербайтаmov bl,alxor bh,bhmov bl,byte ptr name[bx]shr ax,8bts bx,axpop bxpop axendm Проверка присутствия элемента в множестве

12. beepspkr macro times:=<1> pushax pushdx mov ah,2 mov dl,7 rept times int 21h endm pop dx pop ax endm Вспомогательный макрос

13. Записи • наборы групп битовых полей внутри байта, слова или двойного слова. Формат описания шаблона:Имя_шаблонаRECORDайтем[,айтем…] Например: День Месяц Год Имя:длина[=значение по умолчанию] Константа равная сдвигу поля от правого края 15 14 13 12 11 11 10 9 8 7 7 6 5 4 3 2 1 0 0 Date_format record day:5=1,month:4=1,year:7=0

14. mov ax,test_date and ax,mask month shr ax,month Описаниепеременных типа запись • Test_date Date_format <7,5,4> • Millennium Date_format <> • Yesterday Date_format {year =4,month=4} Операторы работы сзаписями • Maskимя_поляmov ax,mask year ; ax = 007fh • Widthимя_поляmov ax,width month ; ax = 4 • Getfildgetfild month bl,test_date • Setfild and test_date,not mask monthmov bx,6setfild month test_date,6 And test_date,not mask month Or test_date,6 shl month

15. Структуры • совокупности переменных различного типа. Формат описания шаблона структуры:Имя_шаблонаstrucОписатель переменной[ …Описатель переменной]Имя_шаблонаends Например:Complex struc Re dd 0. Im dd 0.Complex ends Mov ax,type complex.re ; ax = 4Mov ax,type complex ; ax = 8 Имена переменных – константы, характеризующие расстояние поля от начала структуры в байтах

16. Описание переменных формата структура • Cnul complex <> • Ced complex <1.,> • Ci complex {im=1.0} • Carray complex 10 dup <?,?> Доступ к полям структуры • Прямая адресацияMov eax,Cnul.Remov Cnul.Im,eax • Косвенная адресацияMov bx,offset CiMov eax,[bx].Im

17. Объединения • наложение переменных различного типа. Формат описания шаблона объединения:Имя_шаблонаUnionописатель переменной[ …описатель переменной]Имя_шаблонаends • Правила работы те же, что и со структурами • Другой способ – использование директивыИмяLABELтип

18. Списки • совокупность элементов типа структура, расположенных в произвольных местах памяти, связанных друг с другом через поля связи – переменные в которых хранятся ссылки (адреса) на следующий элемент. • Последний элемент списка (не связанный с другими) хранит в таком поле пустую ссылку, называемую nil. • Ссылка на первый элемент списка хранится в переменной, которую называют указателем на вершину списка.

19. filds strucfild1 dw ? …filds ends Aitem struc list filds <> next dw ? Aitem ends Примерный формат элемента списка (aitem).

20. Пример устройства «диспетчера» кучи .model small .386 nil = -1 Heap_size = 64*1024 filds struc fild1 db 8 dup(?) fild2 db ? filds ends aitem struc list filds <> next dw ? aitem ends

21. Пример устройства «диспетчера» кучи .data Status db Heap_size/8 dup(0) top dw ? str1 db 'String 1' str2 db 'String 2' str3 db 'String 3' .stack 256 Heap segment para Htop db Heap_size dup(?) ; Куча Heap ends .code

22. Создание нового элемента списка new macro size ifndef Heap .err exitm elseifndef Status .err exitm endif movax,size ; Размер искомого свободного участка callfind endm

23. Удаление элемента списка Delite macro adr,sizemovbx,adr; Адрес освобождаемой памяти в bxmovcx,size; Размер освобождаемой областиcall clearendm Start macroassume es:Heapmov ax,@datamov ds,axmov ax,Heapmov es,axxor ax,axendm

24. Сохранение и загрузка регистров SaveReg macro r1,r2,r3,r4,r5,r6,r7,r8,r9ifnb <r1> push r1 SaveReg r2,r3,r4,r5,r6,r7,r8,r9endifendm  LoadReg macro r1,r2,r3,r4,r5,r6,r7,r8,r9irp k,<r9,r8,r7,r6,r5,r4,r3,r2,r1>ifnb <k> pop kendifendmendm

25. Основная программа main proc .Startnew %type aitem ; Найти подходящую область памяти для; размещения элемента спискаmovtop,ax; Указатель на вершину списка ; Первый элементmov bx,ax mov cx,8lea si,str1lea di,[bx].list.fild1repmovsb;заполнение поля fild1 первого элементаnew %type aitemmoves:[bx].next,ax ; адрес второго элементаmov es:[bx].list.fild2,'$'

26. Создание 2 и 3 элементов mov bx,axmov cx,8lea si,str2lea di,[bx].list.fild1repmovsb ;заполнение поля fild1 второго элементаnew %type aitemmoves:[bx].next,ax; адрес третьего элементаmov es:[bx].list.fild2,'$' mov bx,axmov cx,8lea si,str3lea di,[bx].list.fild1repmovsb;заполнение поля fild1 третьего элемента moves:[bx].next,nil; конец спискаmov es:[bx].list.fild2,'$'

27. Удаление элемента и печать списка mov bx,topdelitees:[bx].next,%type aitemmov bx,topmov di,es:[bx].nextmov ax,es:[di].nextmov es:[bx].next,ax mov bx,top ; Адрес текущего элемента спискаcont:cmp bx,niljzfin; достигнут конец спискаlea dx,[bx].list.fild1push dspush espop dsmov ah,09hint 21h;Печать тестового поля текущего элементаpop dsmov bx,es:[bx].nextjmp contfin: .exit 0main endp

28. Процедура поиска места в куче find proc ; ax - размер требующейся памяти в байтахSaveRegbx,cx,dxmov cx,Heap_size/8 ; кол-во байт под статусmov bx,0push ax ; сохранить объем памяти в стеке m0: cmp status[bx],0ffh ; проверка на все единицыjz next1mov dl,1 ; 1 в левый бит m7: test status[bx],dl ; проверка битаjz m1pop ax ; текущий бит равен 1 - зановоpush axjmp short m2 m1: dec ax ; найден еще один нулевой бит jz yes ; найден нужный объем памяти m2: shl dl,1 ; маска для следующего битаjz m3 ; нужно перейти к новому байтуjmp m7

29. Процедура поиска места в куче next1:pop ax ; восстановление размераpush ax m3: inc bx ; увеличение номера байтаloop m0 ; цикл по всем байтамjz no yes: shl bx,3 ; вычисление номера последнего битаpop cx ; считан размер m4: inc bx ; добавить сдвиг внутри байтаshr dl,1jnz m4sub bx,cx ; номер первого бита поляmov ax,bxpush ashr bx,3 ; номер байтand ax,07h; и еще сдвиг на несколько битmov ah,1push cxmov cl,alshl ah,cl; сдвиг маски в позицию первого бита

30. Заполнение массива Status pop cx m6:or status[bx],ah ; заполнение 1 маски отводимого поляdec cxjz m5shl ah,1jnz m6inc bxmov ah,1jmp m6 no: mov ax,-1 m5: LoadReg bx,cx,dx,axret find endp

31. Процедура освобождения памяти clear procSaveReg ax,dxmov ax,bxshr bx,3 ; номер байтаand ax,07h ; и еще сдвиг на несколько битmov ah,0fehpush cxmov cl,alrol ah,cl ; сдвиг маски в позицию первого битаpop cxm16:andstatus[bx],ah; заполнение 1 маски отводимого поляdec cxjz m15rol ah,1cmp ah,0fehjnz m16inc bxjmp m16m15: LoadReg ax,dxretclearendpend main Результат: