Περιεχόµενα. 1 Εισαγωγή στις οµές εδοµένων 3. 2 Στοίβα (Stack) 5

Transcript

1 Περιεχόµενα 1 Εισαγωγή στις οµές εδοµένων 3 2 Στοίβα (Stack) 5 i

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ii

3 Πληροφορίες Εργαστηρίου Σκοπός του εργαστηρίου Το εργαστήριο οµές εδοµένων αποσκοπεί στην εφαρµογή των τεχνολογιών που παρουσιάστηκαν στο ϑεωρητικό µέρος του µαθήµατος. Τα ϑέµατα που καλύπτονται σχετίζονται τόσο µε τις στατικές όσο και µε τις δυναµικές δοµές δεδοµένων. Το εργαστήριο δίνει ιδιαίτερη έµφαση στις τεχνικές της αφαίρεσης δεδοµένων και του προγραµµατισµού που ϐασίζεται σε αντικείµενα. Την περίοδο αυτή ως γλώσσα κωδικοποίησης χρησιµοποιείται η Java. Με την ολοκλήρωση του µαθήµατος οι ϕοιτητές : Θα έχουν αποκτήσει καλή γνώση όλων των ϑεµελιωδών δοµών δεδοµένων και ϑα είναι σε ϑέση να τις χρησιµοποιούν για την υλοποίηση καλοσχεδιασµένων και αποδοτικών προγραµµάτων. Θα έχουν κατανοήσει τις έννοιες των αφηρηµένων τύπων δεδοµένων και των αντικειµένων και το ϱόλο που παίζουν στην ανάπτυξη των προγραµµατιστικών συστηµάτων. Επικοινωνία - Εργαστηριακοί συνεργάτες Στην περίπτωση που ϑέλετε να επικοινωνήσετε µε κάποιον από τους εργαστηριακούς συνεργάτες, µπορείτε να στείλετε µε τα στοιχεία σας (ονοµατεπώνυµο και τµήµα στο οποίο συµµετέχετε) στις παρακάτω διευθύνσεις : Ζερζελίδης Αλέξανδρος alex@it.teithe.gr Μπαλτατζής ηµήτριος jimbal@gen.auth.gr Χουβαρδάς Βασίλης vchou@csd.auth.gr 1

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 2

5 Εργαστήριο 1 Εισαγωγή στις οµές εδοµένων Ασκηση 1.1 Τα (ιδιωτικά- ηµιουργήστε την Student class, η οποία περιγράφει αφαιρετικά ένα ϕοιτητή. private) στοιχεία που ϑέλουµε να κρατήσουµε είναι : αριθµός µητρώου ϕοιτητή όνοµα επίθετο ηλικία ϕύλο αριθµός απουσιών στο µάθηµα ϐαθµός Στη συνέχεια δηµιουργήστε την Lab class η οποία περιγράφει αφαιρετικά ένα εργαστήριο κάποιου εργαστηριακού µαθήµατος. Η κλάση αυτή πρέπει Α. Να περιέχει τα παρακάτω private στοιχεία : Ονοµα τµήµατος µέγεθος τµήµατος Β. να εκτελεί τα παρακάτω : Εισαγωγή ϕοιτητή στο µάθηµα Αναζήτηση ϕοιτητή µε ϐάση το αριθµό µητρώου ιαγραφή ϕοιτητή από το µάθηµα Εκτύπωση απουσιολογίου για το τµήµα ( αριθµός µητρώου, επώνυµο και όνοµα, αριθµός παρουσιών, ϐαθµός) Να υλοποιήσετε δύο δοµητές. Εναν µε όρισµα µόνο το όνοµα, όπου το τµήµα ϑα έχει προκαθο- ϱισµένο µέγεθος και έναν µε ορίσµατα το όνοµα κει το µέγεθος. ηµιουργήστε µια Testing class για να δοκιµάσετε τη λειτουργία όλων των παραπάνω. Σηµείωση : Η Lab class ϑα περιέχει ένα πίνακα, στον οποίο και ϑα αποθηκεύονται αντικείµενα της Student class. 3

6 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΟΜΕΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ Ασκηση 1.2 Υποθέστε τώρα ότι πρέπει να καταχωρήσουµε τους ϕοιτητές που παρακολουθούν το εργαστη- ϱιακό µάθηµα µε τίτλο οµές εδοµένων. ηµιουργήστε την LaboratoryCourse class, η οποία και περιγράφει ένα εργαστηριακό µάθηµα. Η κλάση αυτή περιέχει όλα τα εργαστήρια που πραγµατοποιούνται πχ Τ1,Τ2,Τ3,.., τα οποία ϕυσικά είναι αντικείµενα της Lab class και περιέχουν τους ϕοιτητές που είναι εγγεγραµµένοι στο αντίστοιχο εργαστήριο. Η LaboratoryCourse class πρέπει : Να εκτυπώνει το συνολικό πλήθος των ϕοιτητών που παρακολουθούν το εργαστηριακό µάθηµα. Να εκτυπώνει το πλήθος τον ϕοιτητών που πέτυχαν-απέτυχαν στο µάθηµα ανά εργαστήριο και συνολικά για το εργαστηριακό µάθηµα. Να εκτυπώνει το µέσο όρο του ϐαθµού των ϕοιτητών ανά εργαστήριο και το συνολικό µέσο όρο για το µάθηµα. Να εκτυπώνει τα ποσοστά επιτυχίας και αποτυχίας ανά εργαστήριο και συνολικά για το µάθηµα Ασκηση 1.3 ηµιουργήστε µια Management class που ϑα εµφανίζει ένα κεντρικό µενού από το οποίο ϑα µπορούµε να εκτελέσουµε όλες τις λειτουργίες της LaboratoryCourse class και επιπλέον : Να εισάγουµε κάποιο ϕοιτητή σε ένα τµήµα της αρεσκείας του (εφόσον υπάρχουν διαθέσιµες ϑέσεις). Να διαγράψουµε κάποιο ϕοιτητή δίνοντας ως παράµετρο µόνο τον αριθµό µητρώου. Να αναζητήσουµε ένα ϕοιτητή µε παράµετρο µόνο τον αριθµό µητρώου Επεκτείνετε το πληροφοριακό σας σύστηµα στη συνέχεια ώστε να µπορείτε να διαχειριστείτε 3 εργαστηριακά µαθήµατα του Τµήµατος Πληροφορικής του ΤΕΙ. 4

7 Εργαστήριο 2 Στοίβα (Stack) Εισαγωγή Στοίβα (stack) είναι µία δοµή δεδοµένων στην οποία νέα στοιχεία µπορούν να προστεθούν και να αφαιρεθούν µόνο από τη µία άκρη της (κορυφή της στοίβας). Συχνά µία στοίβα αναφέρεται και σαν µία δοµή τύπου LIFO (Last-In-First-Out), για να δηλώνεται έτσι ϱητά η ϐασική της ιδιότητα, ότι το στοιχείο που ϑα προστεθεί τελευταίο στη στοιβάδα ϑα αφαιρεθεί πρώτο ή ισοδύναµα το πρώτο στοιχείο που ϑα προστεθεί στη στοιβάδα, αναγκαστικά πρέπει να αφαιρεθεί τελευταίο. Βασικές πράξεις σε στοίβες Οι ϐασικές πράξεις (λειτουργίες) που ορίζονται για τον τύπο στοίβα αναφέρονται παρακάτω : Εισαγωγή στοιχείου σε στοίβα - push(p): οθείσης µίας στοίβας S, το στοιχείο P τοποθετείται στην κορυφή της στοίβας S, σαν τελευταίο στοιχείο. Εξαγωγή στοιχείου από στοίβα - pop(): Το στοιχείο P που ϐρίσκεται στην κορυφή της στοίβας S αφαιρείται από αυτήν και επιστρέφεται. Κορυφή της στοίβας - top(): Το στοιχείο P που ϐρίσκεται στην κορυφή της στοίβας S επιστρέ- ϕεται, χωρίς όµως να αφαιρεθεί από αυτήν. Η παρακάτω διασύνδεση (interface) ορίζει τον αφηρηµένο τύπο δεδοµένων (abstract data type) στοίβα : Stack.java public interface Stack extends DataStructure { <p> Adds a new element i n t o the Object / public void push ( Object element ) throws StructureFullException ; <p> Removes the top element o f the Object / public Object pop ( ) throws StructureEmptyException ; 5

8 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 2. ΣΤΟΙΒΑ (STACK) <p> Returns the top element o f the Object / public Object top ( ) throws StructureEmptyException ; } Ασκηση 2.1 Με ϐάση το Stack interface που περιγράφει τη λειτουργία µιας στοίβας, να κατασκευάσετε την ArrayStack class µε χρήση πίνακα. Ασκηση 2.2 ηµιουργήστε µια στοίβα µε τυχαίους αριθµούς. Εκτελέστε τις ϐασικές λειτουργίες της στοίβας σε µια νέα κλάση TestStack class. Ασκηση 2.3 Να γραφεί πρόγραµµα Java για τον έλεγχο της σωστής χρήσης των παρενθέσεων σε µία αριθµητική παράσταση χρησιµοποιώντας τη δοµή δεδοµένων στοίβα. Το πρόγραµµα να επιστρέφει µήνυµα εάν η αριθµητική παράσταση είναι σωστή ή εάν έχει λάθος, να αναφέρει το σηµείο που ϐρήκε το λάθος. Επεκτείνετε το πρόγραµµα σας ώστε να γίνεται έλεγχος σε {} και σε []. Παραδείγµατα : (1 + 3) 3 (2 + 2) Result: No error 1 + 3) 3 (2 + 2) Result: error at position 4!! Ασκηση 2.4 Σε µια νέα κλάση να κατασκευάσετε µια στοίβα που να περιέχει τα γράµµατα του λατινικού αλφαβήτου, και στη συνέχει να γράψετε τον κώδικα της µεθόδου : public static Stack reversestack(stack source) η οποία δέχεται µια στοίβα source στην είσοδο και επιστρέφει µια νέα στοίβα µε τα στοιχεία της source σε αντίστροφη σειρά. Παράδειγµα εκτέλεσης Αρχική stack = [a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z ] Ανεστραµµένη stack = [z y x w v u t s r q p o n m l k j i h g f e d c b a ] 6

9 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 7

10

11 Data Structure Interface Hierarchy & Documentation Στις επόµενες σελίδες παραθέτουµε την ιεραρχική δοµή των Interfaces που ϑα κατασκευάσουµε. DATA STRUCTURE STACK QUEUE LIST BSTREE GRAPH HEAP DIRECTED GRAPH 9

12 DataStructure.java public interface DataStructure { <p> Returns the number of elements in this i n t / public int size ( ) ; <p> Returns true i f this structure contains no boolean / public boolean isempty ( ) ; <p> Returns true i f this structure cannot accept any more Boolean / public boolean isfull ( ) ; <p> Returns true i f this structure contains the specified Object / public boolean contains ( Object obj ) ; <p> Removes a l l of the elements from this Object / public void clear ( ) ; <p> Returns true i f the structure i s equal to the DataStructure / public boolean equals ( DataStructure otherstructure ) ; } 10

13 StructureEmptyException.java public class StructureEmptyException extends RuntimeException { public StructureEmptyException ( String msg ) { super (msg ) ; } } StructureFullException.java public class StructureFullException extends RuntimeException { public StructureFullException ( String msg ) { super (msg ) ; } } 11