a05 estruturas de dados

7/23/2019 A05 Estruturas de Dados

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Estruturas de dados: Pilhas,Filas, Listas, Dicionrios, Filas de

prioridade.


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Agenda

Dicas;

Pilhas;

Filas;

Listas;

Dicionrios;

Filas de prioridade.


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Dicas

Leia o problema atentamente

No assuma nada: leia a especificao

Eficincia nem sempre algo to importantea no ser que voc esteja lidando comalgoritmos exponenciais para problemaspolinomiais

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Dicas

Qual a melhor forma de representar umamo de cartas? Voc vai embaralhar as cartas?

Comparar os seus valores?

Procurar por padres na sua mo?

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Dicas

Qual a melhor forma de representar cadacarta? Operaes com cartas?

O naipe importa?

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Dicas

Debugar pode ser muito frustante com o robde avaliao (robot judge) Muito importante testar antes da submisso.

Teste a entrada

Teste entradas incorretas

Teste situaes limites (entrada vazia, umnico item, dois items e valores igual a zero)

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Dicas

Teste instncias em que voc sabe aresposta correta

Teste instncias grandes (muito grandes)

Conhea bem seu debugador

Exiba sua estruturas de dados Faa testes invariantes

Verifique seu cdigo

Faa seus prints significarem alguma coisa8


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Dicas

Crie seus arranjos um pouco maiores do queo necessrio

Tenha certeza de que seus bugs so bugsde verdade

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Pilhas

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Pilhas

Tipo Abstrato de dados com a seguintecaracterstica:

O ltimo elemento a ser inserido o primeiroa ser retirado/ removido

(LIFOLastin FirstOut)

Analogia: pilha de pratos, livros, etc.

Usos: Chamada de subprogramas, avaliaode expresses aritmticas, etc.

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Pilhas

Operaes primrias:

PilhaPush(s, x)Insere item xno topoda pilha s.PilhaPop(s)Retorna (e remove) o topoda pilha s.

PilhaInicializa(s)Cria uma pilha vazia em s.PilhaCheia(s), PilhaVazia(s)Testa se a pilha sest cheia ou vazia, respectivamente.

Existem opes de estruturas de dados que podem serusadas para representar pilhas.

As duas representaes mais utilizadas so asimplementaes por meio de arranjos e de ponteiros

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Fila (Queue)

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Fila

Tipo Abstrato de dados com a seguintecaracterstica:

O primeiro elemento a ser inserido oprimeiro a ser retirado/ removido

(FIFOFirstin FirstOut)

Analogia: fila em de pessoas, fila de espera,etc.

Usos: Sistemas operacionais, filas deimpresso, processamento, etc.

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Fila

Operaes primrias:

FilaPush(q, x)Insere o item x no final da fila q.

FilaPop(q)Retorna (e remove) o item na frente da

fila q.FilaInicializa(q)Cria uma fila vazia em q.

FilaCheia(q), FilaVazia(q)Testa se a fila q estcheia ou vazia, respectivamente.

Existem opes de estruturas de dados que podem serusadas para representar listas.

As duas representaes mais utilizadas so asimplementaes por meio de arranjos e de ponteiros

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Dicas

Problemas de utilizar arranjos: Possibilidade de overflow.

Em caso de fila: dificuldade de manuteno.

Assim, se utilizar array: Use dois ndices para implementar filas:

inicio(head) e fim (tail), de forma a evitar

movimentaes em toda a fila. Use um contador para implementar as funes

FilaCheia e FilaVazia.

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Dicas

Problemas de utilizar arranjos: Possibilidade de overflow.

Em caso de fila: dificuldade de manuteno.

Assim, se utilizar array: Use dois ndices para implementar filas:

inicio(head) e fim (tail), de forma a evitar

movimentaes em toda a fila. Use um contador para implementar as funes

FilaCheia e FilaVazia.

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Dicionrios

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Dicionrios

Permite retornar um item a partir de sua chave, ao invs deutilizar a posio do elemento

Operaes primrias: DicInsere(d, x)Insere item x no dicionrio d.

DicRemove(d, x)Remove item x(ou o item para o qual x aponta) dodicionrio d.

DicBusca(d, k)Retorna o item com chave k do dictionrio d (se o itemexistir).

DicInicializa(d)Inicializa o dicionrio d.

DicCheio(d), DicVazio(d)Testa se o dicionrio dest cheio ou vazio,respectivamente.

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Dicionrios

Arrays ordenados e no-ordenados

Listas ordenadas e no-ordenadas

rvores AVL Tabelas Hash

Qual deles utilizar? O que analisar?Performance?

Dados sero modificados?20


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Dicionrios

Dicionrios estticos Dados no mudam

Utilizar arrays(ordenados ou no-ordenados)

Fazer busca binria apenas se n >> 1000

Dicionrios semi-estticos Apenas inseres e buscas (pouqussimas remoes)

Tabelas Hash(com endereamento aberto)

Dicionrios totalmente dinmicos

Dados so modificados o tempo todo Tabelas Hash(caprichar na funo de Hash)

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Filas de Prioridade

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Filas de Prioridade

Estruturas de dados que suportam as operaes:

FPInsere(q, x)Insere item x na fila de prioridade q.

FPRemove(q)Remove e retorna o maior item da fila deprioridade q.

Maximo(q)Retorna o maior item da fila de prioridade q (seo item existir).

FPInicializa(q)Inicializa a fila de prioridade d.

FPCheio(q), FPVazio(q)Testa se a fila de prioridade q est

cheia ou vazia, respectivamente.

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Filas de Prioridade

Como implementar?

Quando usar?

Um heap binrio uma forma eficiente.

Se houver poucas inseres, que tal umarray ordenado?

Utilizar para manter cronogramas ecalendrios, determinando prximas tarefas.

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Conjuntos

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Conjuntos

Coleo de elementos.

Deve implementar as seguintes operaes bsicas:

Membro(S, x)Retorna true se o item x for membro do

conjunto S.Uniao(A, B)Retorna um novo conjunto AB.

Intersecao(A, B)Retorna um novo conjunto AB.

SetInsere(S, x), SetRemove(S, x)Insere e remove,

respectivamente, o item x do conjunto S.SetInicializa(S)Inicializa um conjunto S vazio.

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Conjuntos

Dicionrio uma boa opo para conjuntosmaiores.

Dicionrios ordenados facilitam a operao de

interseo. Para conjuntos menores, que tal um array de bits,

com uma posio para cada um dos possveiselementos?

Uso de array para representar um conjunto U Eficiente at para valores maiores de |U|

Exemplo: array de 1.000 inteiros suficiente pararepresentar um conjunto de at 32.000 elementos!!!

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Que tal implementar um heap binrio ou umatabela hash durante uma competio?

Desvantagem de utilizar a linguagem C

No existe uma biblioteca de estruturasde dados de uso geral

Impossvel criar uma pilha genrica.

Seriam necessrias mltiplas definies: push_char()

push_int()

push_estudante()

push_outro_tipo_dados()28


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Programao Genrica

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Programao Genrica

Por exemplo, podemos criar uma funo genrica que ordeneum vetor

A linguagem se encarrega de criar especializaes que trataro vetoresdo tipo int, float, string e etc.

Podemos tambm criar uma classe genrica para a estrutura dedados Pilha

A linguagem se encarrega de criar as especializaes pilha de int, float,string, etc.

O genrico um estncil (define o formato), a Especializao contedo.

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Funes Genricas ou Templates

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Conhecer a STL

(Standard Templates Library)

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STL

A Standard Template Library (STL) foiadicionada biblioteca padro C++;

A STL define componentes genricosreutilizveis que implementam vriasestruturas de dados e algoritmos queprocessam estas estruturas;

Basicamente, a STL composta decontineres, iteradorese algoritmos.

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STL

Contineresso templates de estruturas de dados Possuem mtodos associados a eles.

Iteradoresso ponteiros, utilizados para percorrer e

manipular os elementos de um continer; Algoritmosso as funes que realizam operaes

tais como buscar, ordenar e comparar elementos oucontineres inteiros Existem aproximadamente 70 algoritmos implementados

na STL;

A maioria utiliza iteradores para acessar os elementos decontineres.

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Contineres

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Contineres

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Contineres

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Contineres

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Contineres

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Contineres, Funes Comuns

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Funes de Contineres

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Bibliotecas de Contineres

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Contineres

necessrio garantir que os elementosarmazenados em um continer suportam umconjunto mnimo de operaes

Quando um elemento inserido em um continer,ele copiado: o operador de atribuio deve sersobrecarregado se necessrio;

Dica: pode ser necessrio que os operadores ==e< devem ser sobrecarregados.

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Iteradores

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Iteradores

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Categorias de Iteradores

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Categorias de Iteradores

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Tipos Predefinidos de Iteradores

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Operaes em Iteradores

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Bidirecionais

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Algoritmos

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Algoritmos, Ordenao

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Algoritmos, Busca Binria

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Algoritmos, Intercalao

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Algoritmos, Heap

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Algoritmos, Min e Max

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Exemplos

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Exemplos, Vector

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Exemplos, Vector

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Exemplos, Vector

A classe vector genrica, logo, deve serdefinido o tipo na declarao de um objeto;

Este continer dinmico A cada insero o continer se redimensiona

automaticamente.

O mtodo push_back adiciona um elemento

ao final do vector.

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Exemplos, Vector

Outros possveis mtodos incluem: front: determina o primeiro elemento;

back: determina o ltimo elemento;

at: determina o elemento em uma determinadaposio, mas antes verifica se uma posiovlida.

insert: insere um elemento em uma posioespecificada por um iterador.

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Exemplos, Deque

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Exemplos, Deque

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Exemplos, Deque

O mtodo push_front est disponvel apenaspara liste deque;

O operador [] permite acesso direto aos

elementos do deque Tambm pode ser utilizado em um vector.

Em geral, um deque possui um desempenho

levemente inferior em relao a um vector No entanto, mais eficiente para fazer inseres

e remoes no incio.74


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Exemplos, Set

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Exemplos, Map

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Exemplos, Map

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Exemplos, Map

O continer map possui os mesmos mtodosfind(), count(), swap() e clear().

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Exemplos, Multimap

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Exemplos, Multimap

O continer multimap possui os mesmosmtodos find(), count(), swap() e clear().

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Exemplos, Contineres Adaptativos

Os contineres adaptativos (pilha, fila e filade prioridades) contm praticamente osmesmos mtodos: empty: testa se o continer est vazio; size: retonar a quantidade de elementos do continer;

top (exceto fila): acessa o elemento do topo;

push: insere um elemento;

pop: remove um elemento;

front (somente fila): acessa o prximo elemento;

back (somente fila): acessa o ltimo elemento.81


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Exemplos, Stack

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Exemplos, Stack

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Exemplos, Queue

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Exemplos, Priority_Queue

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Estruturas de dados: Pilhas,Filas, Listas, Dicionrios, Filas de

prioridade.

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