aed2

Pilhas

Fac. Cincias Univ. Lisboa Luis Antunes

Algoritmos e Estruturas de Dados 2010-2011

Hoje

! Interfaces Java ! Declarao ! utilizao.

! Classes que implementam interfaces.

! As operaes de uma pilha ! aplicaes das pilhas

! Implementaes da pilha.

Fac. Cincias Univ. Lisboa

Luis Antunes Algoritmos e Estruturas de Dados 2010-2011

Tipos de dados abstractos

! Um programa pode usar mtodos para manipular os dados sem estar preocupado com os detalhes da representao dos dados e implementao dos mtodos.

! Cada classe pode ser usada como um bloco para construo de novos programas

! TDA = dados + mtodos de manipulao



Interfaces em Java

! Os objectos definem a sua interaco com o mundo exterior atravs dos mtodos que expem. O conjunto desses mtodos a interface. ! Ex: botes de controle de um aparelho de televiso

! Em Java a interface uma forma de especificar (mas no implementar um TDA). Para cada mtodo, a interface especifica: ! Nomes ! Parmetros ! Valores de retorno

! A interface no define: ! Como os mtodos executam as operaes ! Como os dados so representados internamente



Interfaces em Java

! Na sua forma mais simples, a interface um grupo de mtodos relacionados com corpo vazio

! As descries dos mtodos chamam-se declaraes de mtodos

! Uma interface mais abstracta do que uma classe, e no pode ser instanciada



Implementao das interfaces

! As classes que implementam as interfaces declaram os campos de dados e codificam os corpos dos mtodos

! Pode existir mais do que uma forma de implementar os mtodos, logo, mais do que uma classe que implemente a interface. A interface descreve um conjunto de classes

! A implementao pode declarar campos de dados e definir mtodos adicionais. A implementao pode definir construtores, mas a interface no, pois na pode ser instanciada



Exemplo: Bycicle

interface Bicycle { "void changeCadence(int newValue); " " " "//wheel revolutions per minute "void changeGear(int newValue); "void speedUp(int increment); "void applyBrakes(int decrement);

} class ACMEBicycle implements Bicycle {

"// remainder of this class implemented as before "public changeCadence {...}

}"

"Fac. Cincias

Univ. Lisboa Luis Antunes


Variveis do tipo interface

Bicycle aMinhaBicicleta = new Bicycle();"

// d ERRO, visto que a interface no pode ser instanciada Bicycle aMinhaBicicleta = new ACMEBicycle(); // OK"

"



Interface como contrato

! Interface = contrato entre a classe (fornecedora) e o mundo exterior (cliente), especificando o comportamento prometido.

! Este contrato garantido pelo compilador: todos os mtodos da interface tm que estar implementados para que a classe seja compilada.

! Isto permite que o cliente (programador) escreva os seus programas sem ter que se coordenar com o programador que est a implementar a classe.

! Reciprocamente, quem implementa a classe pode faz-lo independentemente da aplicao que a usar.



Pr- e Ps-condies

! O contrato pode ser garantido formalmente (JML) com comentrios Javadoc que asseguram pr- e ps- condies de cada mtodo.

! Pr-condio: definio de assumpes ou restries aos parmetros de entrada antes do comeo da execuo do mtodo

! Ps-condio: descrio do resultado de executar um mtodo



Tipo de Dados: Pilha

Fac. Cincias Univ. Lisboa Luis Antunes


Pilha (Stack)

! Uma pilha uma estrutura que armazena dados segundo o mtodo LIFO, o ltimo a chegar o primeiro a sair (Last In First Out)

! Como exemplos desta estrutura temos o empilhar de caixotes, a opo desfazer dos editores de texto, o boto voltar dos browsers



Especificao da Pilha

! StackInt"! boolean empty() // devolve true se a pilha est vazia, false

no caso contrrio

! E peek() // devolve o objecto no topo da pilha sem o remover ! E pop() // devolve o objecto no topo da pilha e remove-o ! E push(E obj) // empilha um item no topo da pilha e devolve o

item empilhado



Interface da Pilha



Interface da Pilha /** Um StackInt uma estrutura de dados LIFO, ou seja, onde os obectos de tipo E so inseridos e removidos pela mesma ponta."

*/ public interface StackInt{

"/** empilha um item no topo " * @param obj o objecto a empilha " * @return o objecto empilhado " */ "E push (E obj); ""/** devolve o objecto no topo da pilha sem o remover " * @return o objecto no topo da pilha " * @throws EmptyStackException se a pilha est vazia " */ "E peek();"



Interface da Pilha

... "/** devolve o objecto no topo da pilha e remove-o " * post: a pilha tem menos um elemento " * @return o objecto no topo da pilha " * @throws EmptyStackException se a pilha

est vazia " */ "E pop();

"/** devolve true se a pilha est vazia, false c.c." * @return true se a pilha est vazia " */ "boolean empty();

"



Aplicaes da Pilha

! Descobrir palndromas: ! Invertermos a string de input assim:

! Para cada caracter da string de input empilhamo-lo ! Deempilhamos para outra string

! Comparamos as duas strings, se forem iguais temos palndroma

!



PalindromeFinder



PalindromeFinder (cont.)



PalindromeFinder: comentrios

! Usamos Character em vez de char, porque char um tipo primitivo (queremos um objecto).

! Esta no a forma mais eficiente de inverter uma string



Outra aplicao: ([{ ])}

! Se temos s (), basta contar +1 para cada ( e -1 para cada )

! Mas com [{( diferente: ! (w * [x + y] / z [p / {r q}]) ! equilibrada, mas ! (w * [x + y) / z [p / {r q}]) ! no equilibrada. Nem mesmo ! (w * [x + y) / z [p / {r q}]]



Algoritmo isBalanced: ! Criar uma pilha vazia de caracteres

! Assumir que a expresso equilibrada (equilibrada = true)

! Seja index 0

! Enquanto equilibrada true e index < lentgth ! Tomar o prximo catacter na string ! Se um parntesis aberto empilh-lo ! C.c.

! se um parntesis fechado desempilha o topo ! Se a pilha est vazia ou o topo no igual ao parntesis

! Equilibrado = false ! Aumentar index

! Retornar true se equilibrado true e a pilha est vazia Fac. Cincias

Univ. Lisboa Luis Antunes


ParenChecker (simplificado)



Implementaes da Pilha

! Base da Pilha: theData: ! Extenso da classe Vector ! Lista de Componentes (ArrayList ou LinkedList) ! Array ! Lista ligada



Impl. com extenso de Vector



Implementao com Vector

public class Stack extends Vector { // Vector implementa um array extensvel de // objectos "

public E push (E obj){ "add(obj); "return obj;

}"



Implementao com Vector

! public E pop() throws EmptyStackException { "try { " "return remove(size() 1); "} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException ex){ " "throw new EmptyStackException(); "}

}"

! problema: como esta implementao diz que o Stack um Vector, podem ser aplicadas todas as operaes legtimas do Vector. Muitas delas violam os princpios do Stack.



Implementao com Lista

! Alternativa: usar uma classe que tenha uma componente List. Todas estas classes implementam a interface List: ArrayList, Vector, LinkedList. Chamamos a esta componente theData, ela vai conter os dados do Stack.

//push public E push(E obj){

"theData.add(obj); "return obj;

} "



Classe ListStack

public class ListStack implements StackInt{ "/** A lista que contem os dados */ "private List theData;"

"/**construtor*/ "public ListStack(){ "theData = new ArryList(); //podia ser outro List "}

"public E peek(){ " "if (emptyy()) { " " "throw new EmptyStackException(); " "} " "return theData.get(theData.size() 1); "}

//etc."

Impl. com um array



Impl. com um array

public class ArrayStack implements StackInt{ "/** os dados */ "E[] theData; "int topOfStack = -1; //inicialmente vazio "private static final int INITIAL_CAPACITY = 10;""/**construtor*/ "public ArrayStack(){ " "theData = (E[]) new Object[INITIAL_CAPACITY];"}

"public E push(E obj){ " "if (topOfStack == theData.length 1) " " "reallocate(); " "topOfStack++; " "theData[topOfStack] = obj; " "return obj; "}"

Impl. com um array (cont.)

public E pop(){ "if (empty()) { " "throw new EmptyStackException(); "} "return theData[topOfStack--];

} private void reallocate() {

"E[] newData = " "(E[])new Object[theData.length+DELTA];

for(int i=0;i

Impl. com lista ligada



Impl. com um LinkedList public class LinkedStack implements StackInt{

"// AQUI INSERIR A CLASSE private Node

"/** os dados */ "private Node topOfStackRef = null;

"//push "public E push(E obj){ " "topOfStackRef = new Node(obj, topOfStackRef); " "return obj; "}

"//pop "public E pop(){ " "if (empty()) throw new EmptyStackException(); " "else { " " "E result = topOfStackRef.data; " " "topOfStackRef = topofStackRef.next; " " "return result; " "} "}"

aed2

Documents

Árvores vla -...

estruturas de dados para conjuntos disjuntos:...

pesquisa em memória secundária -...

Árvores digitais -...

universidade estadual de mato grosso do sul bacharelado em...

ufscar - a e d 2 - a u l a 2 6 c a mi n h o s mí n i mo s p...

aula 00 –...

aed2 - aulas 06 e 07 Árvores avl e...

a e d 2 - a u l a 2 6 c a mi n h o s mí n i mo s p o n d e...

grafos -...

aula 10 – Árvores adelson-velskii e...

Árvore geradora mínima–...

compactação de...

breve introdução à complexidade assintótica de...

professor: m ario c esar san felice - dc -...

ordenação externa -...

Árvores b -...

Árvores rubro-negras -...

universidade estadual de mato grosso do sul bacharelado em...

a e d 2 - a u l a s 0 7 e 0 8 h a s h ta b l e...