Δοµές Δεδοµένων. 4η Διάλεξη Στοιχειώδεις Δοµές Δεδοµένων: Πίνακες και Λίστες. Ε. Μαρκάκης

Σχετικά έγγραφα
ΔΟΜΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ. Στοιχειώδεις Δοµές Δεδοµένων Λίστες Κεφάλαιο 3 (3.3, 3.4, 3.7) Ε. Μαρκάκης Επικ. Καθηγητής

ΔΟΜΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ. Στοιχειώδεις Δοµές Δεδοµένων Λίστες Κεφάλαιο 3 (3.3, 3.4, 3.7) Ε. Μαρκάκης Επικ. Καθηγητής

Στοιχειώδεις Δομές Δεδομένων

Διάλεξη 08: Λίστες ΙΙ Κυκλικές Λίστες

Διάλεξη 08: ΛίστεςΙΙ Κυκλικές Λίστες. Διδάσκων: Παναγιώτης Ανδρέου

Διάλεξη 08: Λίστες ΙΙ Κυκλικές Λίστες

Διάλεξη 07: Λίστες Ι Υλοποίηση & Εφαρμογές

ΔΟΜΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ. Στοιχειώδεις Δοµές Δεδοµένων Δοµικά Στοιχεία και Πίνακες Κεφάλαιο 3 (3.1 και 3.2) Ε. Μαρκάκης Επικ. Καθηγητής

Δοµές Δεδοµένων. 9η Διάλεξη Ταξινόµηση - Στοιχειώδεις µέθοδοι. Ε. Μαρκάκης

ΔΟΜΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ. Ταξινόµηση Mergesort Κεφάλαιο 8. Ε. Μαρκάκης Επίκουρος Καθηγητής

Δοµές Δεδοµένων. 2η Διάλεξη Αλγόριθµοι Ένωσης-Εύρεσης (Union-Find) Ε. Μαρκάκης. Βασίζεται στις διαφάνειες των R. Sedgewick K.

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Δοµές Δεδοµένων

Δοµές Δεδοµένων. 5η Διάλεξη Λίστες και αρχές ανάλυσης αλγορίθµων. Ε. Μαρκάκης

Δοµές Δεδοµένων. 3η Διάλεξη Στοιχειώδεις Δοµές Δεδοµένων: Πίνακες. Ε. Μαρκάκης

ΔΟΜΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ. Πίνακες Συµβόλων Κεφάλαιο 12 ( ) Ε. Μαρκάκης Επίκουρος Καθηγητής

Βασικές Έννοιες Δοµών Δεδοµένων

ΔΟΜΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ. Αλγόριθµοι Ένωσης-Εύρεσης (Union-Find) Κεφάλαιο 1. Ε. Μαρκάκης Επικ. Καθηγητής

Δοµές Δεδοµένων. 7η Διάλεξη Αφηρηµένοι Τύποι Δεδοµένων. Ε. Μαρκάκης

Συλλογές, Στοίβες και Ουρές

Γράφημα. Συνδυαστικό αντικείμενο που αποτελείται από 2 σύνολα: Σύνολο κορυφών (vertex set) Σύνολο ακμών (edge set) 4 5 πλήθος κορυφών πλήθος ακμών

ΔΟΜΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ. Εξωτερική Αναζήτηση και Β-δέντρα Κεφάλαιο 16. Ε. Μαρκάκης Επίκουρος Καθηγητής

Διδάσκων: Κωνσταντίνος Κώστα Διαφάνειες: Δημήτρης Ζεϊναλιπούρ

Δοµές Δεδοµένων. 10η Διάλεξη Ταξινόµηση. E. Μαρκάκης

Υλοποίηση Λιστών. Στην ενότητα αυτή θα μελετηθούν τα εξής επιμέρους θέματα:

4. Συνδεδεμένες Λίστες

Προγραµµατισµός Ι (ΗΥ120)

Διάλεξη 21η: Απλά Συνδεδεμένες Λίστες

Δοµές Δεδοµένων. 18η Διάλεξη Ισορροπηµένα δέντρα. Ε. Μαρκάκης

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Δοµές Δεδοµένων

Διάλεξη 12: Λίστες Υλοποίηση & Εφαρμογές. Διδάσκων: Παναγιώτης Ανδρέου

Δοµές Δεδοµένων. 14η Διάλεξη Δέντρα Δυαδικής Αναζήτησης. Ε. Μαρκάκης

ΠΛΗ111. Ανοιξη Μάθηµα 3 ο. Συνδεδεµένες Λίστες. Τµήµα Ηλεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Πολυτεχνείο Κρήτης

ΔΟΜΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ. Ουρές προτεραιότητας Κεφάλαιο 9. Ε. Μαρκάκης Επίκουρος Καθηγητής

Δομές Δεδομένων (Data Structures)

Διδάσκων: Παναγιώτης Ανδρέου

Δοµές Δεδοµένων. 13η Διάλεξη Πίνακες Συµβόλων. Ε. Μαρκάκης

Δομές Δεδομένων. Ενότητα 7: Άλλες παραλλαγές Συνδεδεμένων Λιστών-Παράσταση Αραιού Πολυωνύμου με Συνδεδεμένη Λίστα. Καθηγήτρια Μαρία Σατρατζέμη

Επιλογές και Κριτήρια Σχεδιασμού ΑΤΔ Ανεξαρτήτως από Γλώσσα Υλοποίησης 24/4/2012

Δοµές Δεδοµένων. 6η Διάλεξη Αναδροµικές Εξισώσεις και Αφηρηµένοι Τύποι Δεδοµένων. Ε. Μαρκάκης

Δοµές Δεδοµένων. 11η Διάλεξη Ταξινόµηση Quicksort και Ιδιότητες Δέντρων. Ε. Μαρκάκης

Δοµές Δεδοµένων. 16η Διάλεξη Κατακερµατισµός. Ε. Μαρκάκης

Δομές Δεδομένων. Ενότητα 4: Ο ΑΤΔ Λίστα & Υλοποίηση Λίστας με σειριακή αποθήκευση- Ο ΑΤΔ Συνδεδεμένη Λίστα- Υλοποίηση ΑΤΔ Συνδεδεμένη Λίστα με πίνακα

Διάλεξη 22: Δυαδικά Δέντρα. Διδάσκων: Παναγιώτης Ανδρέου

Απλές Δοµές Δεδοµένων Στην ενότητα αυτή θα γνωρίσουµε ορισµένες απλές Δοµές Δεδοµένων και θα τις χρησιµοποιήσουµε για την αποδοτική επίλυση του προβλή

Δομές Δεδομένων & Ανάλυση Αλγορίθμων. 3ο Εξάμηνο. Ουρά (Queue) Υλοποίηση της με τη βοήθεια πίνακα.

Δοµές Δεδοµένων. 8η Διάλεξη: Ταξινόµηση. Ε. Μαρκάκης

Δομές δεδομένων (2) Αλγόριθμοι

Εργαστήριο 4: Υλοποίηση Αφηρημένου Τύπου Δεδομένων: Ταξινομημένη Λίστα

Αναδρομικοί Αλγόριθμοι

Διάλεξη 06: Συνδεδεμένες Λίστες & Εφαρμογές Στοιβών και Ουρών

ΕΝΟΤΗΤΑ 6 ΛΙΣΤΕΣ ΠΑΡΑΛΕΙΨΗΣ (SKIP LISTS)

Διάλεξη 12: Δέντρα ΙΙ Δυαδικά Δέντρα

ΔΟΜΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ. Ταξινόµηση - Στοιχειώδεις µέθοδοι Κεφάλαιο 6. Ε. Μαρκάκης Επίκουρος Καθηγητής

Σύνοψη Προηγούμενου. Λίστες (Lists) Συνδεδεμένες Λίστες: Εισαγωγή (1/2) Συνδεδεμένες Λίστες. Ορέστης Τελέλης

Oι βασικές πράξεις (λειτουργίες) που ορίζονται για τον τύπο στοίβα αναφέρονται παρακάτω:

Initialize each person to be free. while (some man is free and hasn't proposed to every woman) { Choose such a man m w = 1 st woman on m's list to

Λίστες παράλειψης (skip lists)

διεύθυνση πρώτου στοιχείου διεύθυνση i-οστού στοιχείου T t[n]; &t[0] είναι t &t[i] είναι t + i*sizeof(t)

ΔΟΜΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ. Ουρές προτεραιότητας Κεφάλαιο 9. Ε. Μαρκάκης Επίκουρος Καθηγητής

ΠΛΗ111. Ανοιξη Μάθηµα 5 ο. Ουρά. Τµήµα Ηλεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Πολυτεχνείο Κρήτης

Δοµές Δεδοµένων. 17η Διάλεξη Ισορροπηµένα δέντρα. Ε. Μαρκάκης

Δομές Δεδομένων & Αλγόριθμοι

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ: QUIZ ΔΟΜΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

Κεφάλαιο 10 Ψηφιακά Λεξικά

Αλγόριθμοι Ταξινόμησης Μέρος 1

ιαφάνειες παρουσίασης #4

Διάλεξη 13: Δομές Δεδομένων ΙΙ (Ταξινομημένες Λίστες)

Θεωρητικό Μέρος. int rec(int n) { int n1, n2; if (n <= 5) then return n; else { n1 = rec(n-5); n2 = rec(n-3); return (n1+n2); } }

Διάλεξη 05: Αφηρημένοι Τύποι Δεδομένων

ΕΠΛ231 Δομές Δεδομένων και Αλγόριθμοι 5. Αφηρημένοι Τύποι Δεδομένων / Στοίβες και Ουρές

υναµικές οµές εδοµένων (συν.) Στην ενότητα αυτή θα µελετηθούν τα εξής επιµέρους θέµατα:

Κεφα λαιο 3 Στοιχειώδεις Δομές Δεδομένων

Διάλεξη 14: Δομές Δεδομένων ΙΙI (Λίστες και Παραδείγματα)

Δομές ελέγχου ροής προγράμματος

Τύποι Δεδομένων και Απλές Δομές Δεδομένων. Παύλος Εφραιμίδης V1.0 ( )

Πανεπιστήμιο Πειραιώς Σχολή Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων ομές εδομένων

Διάλεξη 17: Δυαδικά Δέντρα. Διδάσκων: Κωνσταντίνος Κώστα Διαφάνειες: Δημήτρης Ζεϊναλιπούρ

υναµική έσµευση Μνήµης (συν.) ΕΠΛ 132 Αρχές Προγραµµατισµού ΙΙ 2 Εφαρµογή

ΛΙΣΤΕΣ. Ορισμός ΑΤΔ Λίστα ΑΤΔ Ακολουθιακή Λίστα Διαχείριση Δεικτών και Λιστών στη C ΑΤΔ Συνδεδεμένη Λίστα. Εφαρμογές και Χρήση Λιστών

Πανεπιστήμιο Πειραιώς Σχολή Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων ομές εδομένων

Πανεπιστήμιο Πειραιώς Σχολή Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων ομές εδομένων

ΕΠΛ232 Προγραμματιστικές Τεχνικές και Εργαλεία Δυναμική Δέσμευση Μνήμης και Δομές Δεδομένων (Φροντιστήριο)

Πανεπιστήμιο Πειραιώς Σχολή Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων ομές εδομένων

Ανάλυση αλγορίθμων. Χρόνος εκτέλεσης: Αναμενόμενη περίπτωση. - απαιτεί γνώση της κατανομής εισόδου

Δοµές Δεδοµένων. ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Φθινοπωρινό Εξάµηνο Ευάγγελος Μαρκάκης

Οι λίστες, χάνοντας τα πλεονεκτήματα των πινάκων, λύνουν προβλήματα που παρουσιάζουν οι πίνακες

Δομές Δεδομένων. Καθηγήτρια Μαρία Σατρατζέμη. Τμήμα Εφαρμοσμένης Πληροφορικής. Δομές Δεδομένων. Τμήμα Εφαρμοσμένης Πληροφορικής

Διάλεξη 16: Σωροί. Στην ενότητα αυτή θα μελετηθούν τα εξής επιμέρους θέματα: - Ουρές Προτεραιότητας - Ο ΑΤΔ Σωρός, Υλοποίηση και πράξεις

Βασικές Δοµές Δεδοµένων. Σύντοµη επανάληψη (ΕΠΛ 035).

Αντικειµενοστρεφής Προγραµµατισµός

Α. unsigned int Β. double. Γ. int. unsigned char x = 1; x = x + x ; x = x * x ; x = x ^ x ; printf("%u\n", x); Β. unsigned char

Φροντιστήριο 4 Σκελετοί Λύσεων

υναµικές οµές εδοµένων

Διάλεξη 15: Δομές Δεδομένων IV (Διπλά Συνδεδεμένες Λίστες)

Διδάσκων: Κωνσταντίνος Κώστα Διαφάνειες: Δημήτρης Ζεϊναλιπούρ

Ουρά Προτεραιότητας (priority queue)

Δομές Δεδομένων & Αλγόριθμοι

Κλάσεις και Αντικείµενα

Διάλεξη 15: Δομές Δεδομένων IV (Διπλά Συνδεδεμένες Λίστες)

Δομές Δεδομένων. Ενότητα 6: Εφαρμογή Συνδεδεμένων Λιστών: Αλφαβητικό ευρετήριο κειμένου- Υλοποίηση ΑΤΔ Στοίβα και Ουρά με δείκτες

Transcript:

Δοµές Δεδοµένων 4η Διάλεξη Στοιχειώδεις Δοµές Δεδοµένων: Πίνακες και Λίστες Ε. Μαρκάκης

Εργαστήρια Ώρες εργαστηρίων Τέσσερα τµήµατα εργαστηρίων XXXX001-XXXX060, Δευτέρα 09:00-11:00 (CSLAB II) XXXX061-XXXX120, Δευτέρα 11:00-13:00 (CSLAB II) XXXX121-XXXX180, Πέµπτη 11:00-13:00 (CSLAB II) XXXX181-XXXX999, Πέµπτη 15:00-17:00 (CSLAB II) Τα εργαστήρια είναι προαιρετικά Σύντοµες προγραµµατιστικές ασκήσεις Υλοποίηση βασικών δοµών δεδοµένων Επίλυση αποριών και παροχή βοήθειας για τις εργασίες Θέµα 1 ου εργαστηρίου: Υλοποίηση Αφηρηµένου Τύπου Δεδοµένων (ΑΤΔ) για αναπαράσταση µιγαδικών αριθµών Δοµές Δεδοµένων 04-2

Ώρες γραφείου βοηθών Υπεύθυνη εργαστηρίων: Αντωνία Κυριακοπούλου tonia@aueb.gr Ώρες γραφείου: Πέπτη 13:00 15:00, Εργαστήριο Επεξεργασίας Πληροφοριών, 4ος όροφος πτέρ. Αντωνιάδου. Υπεύθυνος εργασιών: Χρήστος Τσιλόπουλος tsilochr@aueb.gr Τετάρτη 13:00-15:00 MMlab, Κτίριο µεταπτυχιακού, Ευελπίδων 47 και Λευκάδος Δοµές Δεδοµένων 04-3

Περίληψη Ειδικές Κατηγορίες Πινάκων Συνδεδεµένες λίστες Το πρόβληµα του Josephus Λίστες ή πίνακες; Επεξεργασία λιστών Συµβάσεις αρχής και τέλους Τάξη κυκλικής λίστας Διπλά συνδεδεµένη λίστα Δοµές Δεδοµένων 04-4

Ειδικές Κατηγορίες Πινάκων Αραιοί (sparse) πίνακες: Πίνακες όπου µεγάλο ποσοστό των στοιχείων είναι 0 (π.χ. αραιοί γράφοι) Έστω ο πίνακας: 0 7 0 0 1 2 0 0 0 0 4 0 9 0 0 0 Σπατάλη µνήµης η αποθήκευση ως 2διάστατο πίνακα Μπορούµε να χρησιµοποιήσουµε µονοδιάστατο πίνακα Κάθε µη µηδενικό στοιχείο αποθηκεύεται ως µία τριάδα (συντεταγµένες στον πίνακα + τιµή) 1 2 7 2 1 1 2 2 2 3 3 4 4 1 9 Δοµές Δεδοµένων 04-5

Ειδικές Κατηγορίες Πινάκων Τριγωνικοί πίνακες: Πίνακες όπου πάνω ή κάτω από τη διαγώνιο όλα τα στοιχεία είναι 0 π.χ.: 0 0 0 0 1 2 0 0 (κάτω τριγωνικός) 0 0 4 0 9 0 0 0 Υπάρχουν πιο αποδοτικοί µέθοδοι αποθήκευσης µε µονοδιάστατο πίνακα Η χρήση εναλλακτικών µεθόδων αποθήκευσης εξαρτάται από: Πόσο σηµαντική είναι η εξοικονόµηση µνήµης για την εφαρµογή Τι άλλες λειτουργίες χρειάζεται να εκτελούµε στον πίνακα Δοµές Δεδοµένων 04-6

Άλλες Υλοποιήσεις Αρκετές µέθοδοι για πίνακες είναι διαθέσιµες στην βιβλιοθήκη της Java, µέσω της κλάσης Vector Πιο ευέλικτη δοµή από τους πίνακες (ένα αντικείµενο Vector µπορεί να αλλάζει µεγεθος) Προσπέλαση των στοιχείων είναι πιο αργή (µέσω της µεθόδου get() ) Για καλύτερη αποδοτικότητα και απλότητα του κώδικα, θα αποφεύγουµε να χρησιµοποιούµε έτοιµες µεθόδους Δοµές Δεδοµένων 04-7

Συνδεδεµένες λίστες Συνδεδεµένη λίστα Συλλογή δυναµικά κατανεµηµένων κόµβων Κάθε κόµβος περιέχει κάποια στοιχεία Κάθε κόµβος περιέχει συνδέσεις προς άλλους Ευµετάβλητη δοµή µε πολλές εφαρµογές Απλή εισαγωγή και αφαίρεση στοιχείων Δεν επιτρέπει τυχαία προσπέλαση κόµβων (π.χ. εύρεση του κ-οστού απαιτεί προσπέλαση των πρώτων κ στοιχείων) Εναλλακτική λύση σε σχέση µε πίνακα Η καλύτερη λύση εξαρτάται από το πρόβληµα Τύποι συνδεδεµένων λιστών Λίστες µονής σύνδεσης Λίστες διπλής (ή πολλαπλής) σύνδεσης Κυκλικές λίστες µονής σύνδεσης Κυκλικές λίστες διπλής (ή πολλαπλής) σύνδεσης Δοµές Δεδοµένων 04-8

Συνδεδεµένες λίστες Λίστες µονής σύνδεσης Λίστες διπλής σύνδεσης Κυκλικές λίστες Κυκλικές λίστες διπλής σύνδεσης Δοµές Δεδοµένων 04-9

Συνδεδεµένες λίστες Λίστα µονής σύνδεσης Κάθε κόµβος περιέχει έναν κόµβο (ως σύνδεσµο προς τον επόµενό του) Αυτοαναφορικές (self-referent) δοµές Παριστάνει µία ακολουθία στοιχείων Ορισµός κόµβου λίστας απλής σύνδεσης Μπορεί να περιέχει οποιοδήποτε αντικείµενο class Node{ Object item; Node next; Node(Object v){ item = v; next = null; } } Δηµιουργία ενός νέου κόµβου Node x = new Node(j); Καλή τεχνική να ανατίθενται αρχικές τιµές σε όλα τα στοιχεία Δοµές Δεδοµένων 04-10

Συνδεδεµένες λίστες Διαγραφή από συνδεδεµένη λίστα Αφαίρεση του κόµβου που ακολουθεί τον x t = x.next; x.next = t.next; Εναλλακτικά x.next = x.next.next Εισαγωγή σε συνδεδεµένη λίστα Εισαγωγή του κόµβου t µετά τον x t.next = x.next; x.next = t; Δοµές Δεδοµένων 04-11

Συνδεδεµένες λίστες Εντοπισµός του n-οστού κόµβου Δεν υπάρχει άµεση µέθοδος Αναγκαστικά διατρέχουµε τη λίστα Π.χ. αν το x δείχνει στην κεφαλή της λίστας, τότε: for (int i = 1; i < n; i++) x = x.next; Συνηθισµένα λάθη κατά την επεξεργασία λιστών Χρήση αόριστης αναφοράς (προς κανένα αντικείµενο) Χρήση αναφοράς προς λάθος αντικείµενο Δοµές Δεδοµένων 04-12

Το πρόβληµα του Josephus Συνάρτηση του Josephus N άτοµα τοποθετούνται σε έναν κύκλο Αφαιρούµε το M-οστό άτοµο (ξεκινώντας από το 1) Ξεκινώντας από Μ+1 αφαιρούµε πάλι το Μ-οστό άτοµο κ.ο.κ. µέχρι να µείνει µόνο ένα άτοµο Josephus(N,M): το άτοµο που θα µείνει στο τέλος Άµεση λύση µε χρήση κυκλικής λίστας Κατασκευή λίστας N κόµβων Ο τελευταίος κόµβος δείχνει στον πρώτο Διατρέχουµε τη λίστα µέχρι να αδειάσει Κυκλική διάσχιση χωρίς ειδικό κώδικα Διαγράφουµε το M-οστό στοιχείο κάθε φορά Εύκολη αφαίρεση στοιχείων ακολουθώντας δείκτες Δοµές Δεδοµένων 04-13

Το πρόβληµα του Josephus class Josephus { static class Node { int val; Node next; Node(int v) { val = v; } } public static void main(string[] args) { int N = Integer.parseInt(args[0]); int M = Integer.parseInt(args[1]); Node t = new Node(1); Node x = t; for (int i = 2; i <= N; i++) { x.next = new Node(i)); x = x.next} x.next = t;//τελευταίος κόμβος δείχνει την αρχή while (x!= x.next) { for (int i = 1; i < M; i++) x = x.next; x.next = x.next.next; } Out.println("Survivor is " + x.val); } } Δοµές Δεδοµένων 04-14

Υλοποίηση του Josephus µε πίνακες Γενικά µπορούµε να υλοποιούµε λίστες µε πίνακες (δεν είναι πάντα βολικό όµως) Χρειαζόµαστε 2 πίνακες: val[i]: στοιχείο κόµβου i next[i]: δείκτης επόµενου κόµβου Διαγραφή κόµβου γίνεται µε ενηµέρωση του next[] next[x] = next[next[x]] Δοµές Δεδοµένων 04-15

Λίστες ή πίνακες; Κατανάλωση χώρου Πίνακας: σταθερός χώρος Λίστα: χώρος ανάλογος των στοιχείων Χρειάζεται χώρος και για τους δείκτες Χρόνος εισαγωγής / εξαγωγής Πίνακας: πιθανή µετακίνηση στοιχείων Λίστα: δεν χρειάζονται µετακινήσεις Χρόνος εύρεσης k-οστού στοιχείου Πίνακας: κατευθείαν πρόσβαση a[k] Λίστα: διατρέχουµε τους προηγούµενους κόµβους Δοµές Δεδοµένων 04-16

Επεξεργασία λιστών Παράδειγµα 1: Αντιστροφή λίστας µονής σύνδεσης Είσοδος: ο δείκτης της κεφαλής µίας λίστας Έξοδος: η ίδια λίστα µε αντιστραµµένη σειρά στους κόµβους Ιδέα: διατρέχω τη λίστα και διατηρώ 3 δείκτες r: προηγούµενος κόµβος (που έχω ήδη επεξεργαστεί στην προηγούµενη επανάληψη), y: τρέχον κόµβος, t: επόµενος κόµβος Δοµές Δεδοµένων 04-17

Επεξεργασία λιστών Αντιστροφή λίστας µονής σύνδεσης r: προηγούµενος κόµβος, y: τρέχον κόµβος, t: επόµενος κόµβος static Node reverse(node x) { Node t, y = x, r = null; while (y!= null) { t = y.next; y.next = r; r = y; y = t; } return r; } Δοµές Δεδοµένων 04-18

Επεξεργασία λιστών Παράδειγµα 2: ταξινόµηση µε εισαγωγή (insertion sort) Είσοδος: Ένα σύνολο ακεραίων που εισάγει ο χρήστης Έξοδος: Μία λίστα µε τα ίδια στοιχεία αλλά ταξινοµηµένα σε αύξουσα σειρά π.χ. µε είσοδο 37 12 15 15 Δοµές Δεδοµένων 04-19

High Level Idea Χρήση δύο λιστών a: µη ταξινοµηµένη, δηµιουργείται όταν διαβάζουµε την είσοδο b: ταξινοµηµένη (αρχικά κενή) Μεταφορά κόµβων Διατρέχουµε την a Αφαιρούµε ένα στοιχείο Βρίσκουµε τη σωστή θέση στη b Εισάγουµε το στοιχείο Χρήση (ψευδο)-κόµβου κεφαλής Βρίσκεται στην αρχή Δεν περιέχει στοιχεία Διευκολύνει την επεξεργασία Δοµές Δεδοµένων 04-20

Επεξεργασία λιστών Ταξινόµηση µε εισαγωγή (1/2) class ListSortExample { static class Node { int val; Node next; Node(int v, Node t) { val = v; next = t; } } static Node create() { Node a = new Node(0, null); for (In.init();!In.empty(); ) return a; } a.next = new Node(In.getInt(), a.next); static void print(node h) { } for (Node t = h.next; t!= null; t = t.next) Out.println(t.val + ""); } Δοµές Δεδοµένων 04-21

Επεξεργασία λιστών Ταξινόµηση µε εισαγωγή (2/2) class ListSortExample { static Node sort(node a) { Node t, u, x, b = new Node(0, null); while (a.next!= null) { return b; } t = a.next; u = t.next; a.next = u; for (x = b; x.next!= null; x = x.next) if (x.next.val > t.val) break; t.next = x.next; x.next = t; } public static void main(string[] args) { print(sort(create())); } } Δοµές Δεδοµένων 04-22

Παρατηρήσεις Θα µπορούσαµε και µε µία µόνο λίστα (Η a δεν είναι απαραίτητη). Όταν διαβάζουµε ένα στοιχείο, µπορούµε να το βάλουµε κατευθείαν στη σωστή θέση της b Σε άλλες εφαρµογές όµως ίσως χρειάζεται µία µέθοδος σαν την create() για να διαβάσουµε πρώτα όλη την είσοδο Πολυπλοκότητα? Στη χειρότερη περίπτωση διατρέχουµε όλη την υπάρχουσα λίστα κάθε φορά 1+ 2+...+ Ν-1 = Ν(Ν-1)/2 (τάξη µεγέθους Ν 2 ) Δοµές Δεδοµένων 04-23

Συµβάσεις αρχής και τέλους Κυκλική, ποτέ κενή πρώτη εισαγωγή: εισαγωγή του t µετά το x: αφαίρεση µετά το x: βρόχος διέλευσης: έλεγχος αν έχει ένα στοιχείο: head.next = head; t.next = x.next; x.next=t; x.next = x.next.next t = head; do { t = t.next;} while (t!= head) if (head.next = head) Σύµβαση 1η: κυκλική λίστα Η λίστα δεν είναι ποτέ κενή Το head δείχνει στην «αρχή» της λίστας Δοµές Δεδοµένων 04-24

Συµβάσεις αρχής και τέλους Αναφορά κεφαλής, null στην ουρά της λίστας ανάθεση αρχικών τιµών: εισαγωγή του t µετά το x: αφαίρεση µετά το x: βρόχος διέλευσης: έλεγχος αν είναι κενή: head = null; if (x == null) { head = t; head.next = null;} else { t.next = x.next; x.next = t; } t = x.next; x.next = t.next; for (t=head; t!=null; t=t.next) if (head == null) Σύµβαση 2η: χωρίς ψευδο-κόµβους Απλούστερη µορφή λίστας Πιθανόν ειδικός κώδικας για αρχή και τέλος Δοµές Δεδοµένων 04-25

Συµβάσεις αρχής και τέλους Ψευδο-κόµβος κεφαλής, null στην ουρά της λίστας ανάθεση αρχικών τιµών: εισαγωγή του t µετά το x: αφαίρεση µετά το x: βρόχος διέλευσης: έλεγχος αν είναι κενή: head = new Node(); head.next = null; t.next = x.next; x.next = t; t = x.next; x.next = t.next; for (t=head.next; t!=null; t=t.next) if (head.next == null) Σύµβαση 3η: ψευδο-κόµβος κεφαλής Δεν χρειάζεται ειδικός κώδικας στην εισαγωγή Υπάρχει πάντα κάποιος κόµβος στη λίστα Δοµές Δεδοµένων 04-26

Συµβάσεις αρχής και τέλους Ψευδο-κόµβοι κεφαλής και ουράς ανάθεση αρχικών τιµών: εισαγωγή του t µετά το x: αφαίρεση µετά το x: βρόχος διέλευσης: έλεγχος αν είναι κενή: head = new Node(); z = new Node(); head.next = z; z.next = z; t.next = x.next; x.next = t; x.next = x.next.next; for (t=head.next; t!=z; t=t.next) if (head.next == z) Σύµβαση 4η: ψευδο-κόµβος κεφαλής και ουράς Τουλάχιστον δύο κόµβοι από τη στιγµή της δηµιουργίας και έπειτα Ο τελευταίος κόµβος δείχνει στον εαυτό του Δοµές Δεδοµένων 04-27

Παρατηρήσεις 1. Το τι είδους λίστα ή σύµβαση θα χρησιµοποιήσετε εξαρτάται πάντα από το πρόβληµα 2. Συλλογή σκουπιδιών Στη Java δεν χρειάζεται να απελευθερώνουµε τη µνήµη όταν σταµατάµε να χρησιµοποιούµε κάποιο δείκτη. Γίνεται αυτόµατα από τον Garbage Collector Σε άλλες γλώσσες πρέπει να γίνει ρητά (στη C++ καλώντας την delete). Προσοχή στη χρήση της µνήµης! 3. Για κάθε τύπο λίστας, µπορούµε να ορίσουµε µία κλάση που να περιέχει όλες τις χρήσιµες µεθόδους ως µέλη Κάνει πιο εύκολο τον κώδικα για προγράµµατα-πελάτες. Οι έλεγχοι γίνονται από τις µεθόδους της κλάσης Δοµές Δεδοµένων 04-28

Παράδειγµα: Τάξη κυκλικής λίστας Όλες οι λειτουργίες υλοποιούνται από την τάξη class CircularList { } static class Node { } int val; Node next; Node(int v) { val = v; } Node next(node x) { return x.next; } int val(node x) { return x.val; } Node insert(node x, int v) { Node t = new Node(v); if (x == null) t.next = t; else { t.next = x.next; x.next = t; } return t; } void remove(node x) { x.next = x.next.next; } Δοµές Δεδοµένων 04-29

Τάξη κυκλικής λίστας Συνάρτηση του Josephus µε την τάξη κυκλικής λίστας Πολύ απλούστερος κώδικας χάρη στις έτοιµες µεθόδους class JosephusY { public static void main(string[] args) { int N = Integer.parseInt(args[0]); int M = Integer.parseInt(args[1]); CircularList L = new CircularList(); CircularList.Node x = null; for (int i = 1; i <= N; i++) x = L.insert(x, i); while (x!= L.next(x)) { for (int i = 1; i < M; i++) x = L.next(x); L.remove(x); } Out.println("Survivor is " + L.val(x)); } } Δοµές Δεδοµένων 04-30