Estructuras de datos lineales

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1 Tema 6. Estructuras de datos lineales INTRODUCCIÓN...1 IMPLEMENTACIÓN DE ESTRUCTURAS DE DATOS CON PUNTEROS...2 PILAS...3 ESPECIFICACIÓN ALGEBRAICA (PILA NO ACOTADA)...3 ESPECIFICACIÓN ALGEBRAICA (PILA ACOTADA)...4 POSIBLES IMPLEMENTACIONES...5 EJEMPLO: IMPLEMENTACIÓN ESTÁTICA (IMPERATIVA)...6 EJEMPLO: IMPLEMENTACIÓN ESTÁTICA (GENÉRICA, POO)...7 EJEMPLO: IMPLEMENTACIÓN DINÁMICA...8 APLICACIÓN: EVALUACIÓN DE EXPRESIONES EN NOTACIÓN POLACA...10 COLAS...14 ESPECIFICACIÓN ALGEBRAICA (COLA NO ACOTADA)...14 POSIBLES IMPLEMENTACIONES...15 EJEMPLO: IMPLEMENTACIÓN ESTÁTICA...15 LISTAS...18 ESPECIFICACIÓN ALGEBRAICA...19 INTERFAZ DE UNA CLASE LISTA...20 POSIBLES IMPLEMENTACIONES...21 MODIFICACIÓN DE LA DEFINICIÓN DEL TAD: INSERTAR EN ORDEN...23 OTROS TIPOS DE LISTAS...27 LISTA CON PUNTO DE INTERÉS...29 ESPECIFICACIÓN ALGEBRAICA DE LA LISTA CON PUNTO DE INTERÉS...30 Página 0

2 Tema 6. Estructuras de datos lineales Introducción Es necesario el uso de TADs que permitan almacenar una colección de elementos de un determinado tipo. Estructuras de datos lineales: para almacenar secuencias: cada elemento tiene un único sucesor (excepto el último) y un único predecesor (excepto el primero). Operaciones necesarias: crear, insertar un elemento, eliminar un elemento, consultar, etc. Según cómo se realicen las operaciones consideradas, tendremos TADs distintos. Podemos considerar estructuras de datos: - Estáticas: hay un número máximo de elementos; implementadas con un vector. - Dinámicas: sin número máximo de elementos, si suponemos memoria infinita; implementadas con punteros. Para un TAD con un comportamiento determinado pueden existir varias implementaciones distintas. Si los costes de las operaciones en distintas implementaciones son diferentes, hay que seleccionar la más adecuada según la aplicación donde se vaya a utilizar. Página 1

3 Implementación de estructuras de datos con punteros Ventajas: - No es necesario determinar la dimensión máxima de la estructura (aunque la memoria no es infinita, realmente) - El programador no tiene que gestionar el espacio libre (aunque el SO puede hacerlo de manera ineficiente) El problema de la asignación: p q - Un único objeto está identificado por dos o más punteros; no hay copia - Solución: todo TAD debe ofrecer una operación duplica que se usará en lugar de la asignación El problema de la comparación: p = q - Se comparan direcciones, no los objetos - Solución: todo TAD debe ofrecer una operación igual para comparar El problema de los parámetros de entrada - Cuando usamos un parámetro de entrada, se pasa una copia del puntero, que no variará, pero sí pueden modificarse los datos de la estructura - Solución: Prohibido modificar los parámetros de entrada; si es necesario, hacer una copia con duplica El problema de las variables auxiliares - Se debe liberar toda la memoria utilizada por las estructuras con punteros creadas como variables auxiliares - Solución: llamar a una función destruir que libere todo el espacio (o confiar en el recolector de basura, si existe) El problema de la reinicialización - Si aplicamos la operación de creación sobre una estructura con información, dejaremos espacio inaccesible en la memoria - Solución: Llamar a la operación destruir cuando la información de la estructura ya no es necesaria Página 2

4 Pilas Pila: Stack: LIFO (Last In, First Out) Ejemplo informático: gestión de memoria; almacenamiento de las llamadas a procedimientos y variables locales. Operaciones básicas: Crear (create), Apilar (push), Desapilar (pop), Cima (top, peek), Vacía? (empty) Si tenemos un espacio limitado en la pila, serán necesarias operaciones para saber si la pila está llena y su profundidad (número de elementos). Especificación algebraica (pila no acotada) TAD Pila TIPO: Pila (elemento) SINTAXIS: crear () Pila vacía (Pila) Boolean cima (Pila) Elemento apilar (Pila, Elemento) Pila desapilar (Pila) Pila SEMÁNTICA: P Pila; i Elemento vacía (crear) Cierto vacía (apilar (P,i)) Falso cima (crear) Error cima (apilar (P,i)) i desapilar (crear) crear o Error desapilar (apilar (P,i)) P Página 3

5 Especificación algebraica (pila acotada) TAD Pila TIPO: Pila (elemento, Máximo) SINTAXIS: crear ( ) Pila vacía (Pila) Boolean cima (Pila) Elemento apilar (Pila, Elemento) Pila desapilar (Pila) Pila profundidad (Pila) Natural llena (Pila) Boolean SEMÁNTICA: P Pila; i Elemento vacía (crear) Cierto vacía (apilar (P,i)) Falso cima (crear) Error cima (apilar (P,i)) i desapilar (crear) crear o Error desapilar (apilar (P,i)) P profundidad (crear) cero profundidad (apilar(p, i)) sucesor( profundidad (P) ) llena (P) igual( profundidad(p), Máximo) apilar (P, i) si llena(p) entonces Error si no apilar (P, i) Página 4

6 Posibles implementaciones Implementación estática n A B C?...? Cima: 3 - Inserciones y extracciones por el final del vector, indicado por Cima. - Sin el atributo Cima el coste de todas las operaciones sería lineal. Implementación dinámica Cima A B C - Inserciones y extracciones por el principio, apuntado por Cima. Página 5

7 Ejemplo: Implementación estática (imperativa) // pila.h // Definición de la interfaz del TAD Pila // Implementación estática #define Max 100 // Nº máximo de elementos; typedef int dato; // Tipo de los elementos typedef dato vector[max]; typedef struct pila vector elemento; int cont; ; // Tipo de la pila // Operaciones void crear (pila &p); boolean estavacia (pila p); boolean estallena (pila p); void apilar (pila &p, dato e); void cima (pila p, dato &e); void eliminar (pila &p); // pila.cpp #include "pila.h" void crear (pila &p) p.cont = 0; boolean estavacia (pila p) if (p.cont == 0) return(true); else return(false); boolean estallena (pila p) return( (p.cont == Max)); void apilar (pila &p, dato e) // error si la pila estuviera llena p.elemento[p.cont] = e; p.cont++; void cima (pila p, dato &e) // error si la pila estuviera vacía e = p.elemento[p.cont-1]; void eliminar (pila &p) // error si la pila estuviera vacía p.cont--; Página 6

8 Ejemplo: Implementación estática (genérica, POO) # include <iostream.h> template <class Tipo> class pila Tipo *datos; int top, num; public: pila(int max=100); void insertar(tipo c); Tipo cima(void); int vacia(void); void borrar(void); ~pila(); ; template <class Tipo> pila<tipo>::pila(int max) datos=new Tipo[max]; top=-1; num=max; template <class Tipo> pila<tipo>::~pila() delete [] datos; template <class Tipo> Tipo pila<tipo>::cima(void) if (top == -1) return 0; else return datos[top] ; template <class Tipo> void pila<tipo>::borrar(void) if (top == -1) cout << "pila vacía \n"; else top--; template <class Tipo> int pila<tipo>::vacia(void) return (top == -1); ; template <class Tipo> void pila<tipo>::insertar(tipo c) if (top == num-1) cout << " pila llena \n"; else top++; datos[top] = c; ; Página 7

9 Ejemplo: Implementación dinámica Data Structures and Algorithm Analysis in C++ (Second Edition). Mark Allen Weiss. // Stack class -- linked list implementation // // CONSTRUCTION: with no parameters // //**PUBLIC OPERATIONS*************** // void push( x ) --> Insert x // void pop( ) --> Remove most recent item // Object top( ) --> Return most recent item // Object topandpop( ) --> Return and remove // bool isempty( ) --> Return true if empty// bool isfull( ) --> Return true if full// void makeempty( ) --> Remove all items // ******************ERRORS************* // Overflow and Underflow thrown as needed class Stack public: Stack( ); Stack( const Stack & rhs ); ~Stack( ); bool isempty( ) const; bool isfull( ) const; const Object & top( ) const; void makeempty( ); void pop( ); void push( const Object & x ); Object topandpop( ); const Stack & operator=( const Stack & rhs ); private: struct ListNode Object element; ListNode *next; ListNode( const Object & theelement, ListNode * n = NULL ) : element( theelement ), next( n ) ; ListNode *topofstack; ; /** * Construct the stack. Stack<Object>::Stack( ) topofstack = NULL; /** * Copy constructor. Stack<Object>::Stack( const Stack<Object> & rhs ) topofstack = NULL; *this = rhs; /** * Destructor. Stack<Object>::~Stack( ) makeempty( ); /** * Test if the stack is logically full. * Return false always, in this implementation. bool Stack<Object>::isFull( ) const return false; /** * Test if the stack is logically empty. * Return true if empty, false otherwise. bool Stack<Object>::isEmpty( ) const return topofstack == NULL; Página 8

10 /** * Make the stack logically empty. void Stack<Object>::makeEmpty( ) while(!isempty( ) ) pop( ); /** * Get the most recently inserted item. * Return the most recently inserted item * or throw an exception if empty. const Object & Stack<Object>::top( ) const if( isempty( ) ) throw Underflow( ); return topofstack->element; /** * Remove the most recently inserted item from the stack. * Exception Underflow if the stack is empty. void Stack<Object>::pop( ) if( isempty( ) ) throw Underflow( ); ListNode *oldtop = topofstack; topofstack = topofstack->next; delete oldtop; /** * Return and remove the most recently inserted * item from the stack. Object Stack<Object>::topAndPop( ) Object topitem = top( ); pop( ); return topitem; /** * Insert x into the stack. void Stack<Object>::push( const Object & x ) topofstack = new ListNode( x, topofstack ); /** * Deep copy. const Stack<Object> & Stack<Object>:: operator=( const Stack<Object> & rhs ) if( this!= &rhs ) makeempty( ); if( rhs.isempty( ) ) return *this; ListNode *rptr = rhs.topofstack; ListNode *ptr = new ListNode( rptr- >element ); topofstack = ptr; for( rptr = rptr->next; rptr!= NULL; rptr = rptr->next ) ptr = ptr->next = new ListNode( rptr- >element ); return *this; Página 9

11 Aplicación: Evaluación de expresiones en notación polaca Notación infija Notación polaca (postfija) * * + (2 + 3) * * 9 / 6 ^ (1 + 3) * 4 5 * ^ / 4 * 5 9 * - Con una fórmula en notación polaca no es necesario considerar ni los paréntesis ni la prioridad de los operadores. Para evaluar una expresión en notación polaca, se recorre de izquierda a derecha, aplicando los operadores sobre los dos últimos operandos. Cómo se evalúa una expresión en notación polaca? Clase Expresión: Secuencia de elementos de la clase Símbolo. Operaciones: Obtener primero, Eliminar primero, Insertar al final, Vacía? Clase Símbolo: Para almacenar números y operadores. Operaciones: EsOperador?, Valor (para los números), Operador (para los operadores) Usaremos una Pila de enteros para ir almacenando los resultados. Página 10

12 Función Evaluación (ent e: Expresión): entero; var p: PilaEnteros; s: Símbolo; r: entero; Inicio p.crearpila; Mientras no e.vacía? hacer s e.primero; Si no s.esoperador? entonces p.inspila(s.valor) Si no r Eval(p, s.operador); p.inspila(r) Fin Si e.eliminar Fin Mientras retorna (p.cimapila) Fin Función Eval(ent/sal p: PilaEnteros; ent op: Operador): entero; var v1, v2, ev: entero; Inicio v1 p.cimapila; p.borpila; Fin v2 p.cimapila; p.borpila; Opcion op de suma: ev v2 + v1; resta: ev v2 - v1; producto: ev v2 * v1; división: ev v2 / v1; FinOpción retorna (ev) Página 11

13 Transformación de una expresión infija en notación polaca Infija Pila Postfija 2 * (3 + 2) * 5 λ * (3 + 2) * 5 λ 2 (3 + 2) * 5 * ) * 5 * ( 2 + 2) * 5 * ( 2 3 2) * 5 * ( ) * 5 * ( * 5 * * * * * 5 λ * 5 * Los operandos se van añadiendo al final de la expresión postfija. Antes de apilar un nuevo operador, se sacan de la pila aquellos operadores cuya prioridad sea mayor o igual que la prioridad del operador que se está tratando. El paréntesis abierto siempre se mete en la pila, y hay que sacarlo siempre que lo encontremos en la pila. El paréntesis cerrado nunca se mete en la pila; se trata explícitamente en el algoritmo: se sacan todos los operadores hasta encontrar el paréntesis abierto. Tenemos que considerar distintas prioridades en la pila y en la expresión para poder manejar correctamente los paréntesis. El paréntesis abierto tendrá una prioridad mínima (0) en la pila, y máxima en la entrada (10). Página 12

14 Procedimiento InfijaPostfija (ent e1: Expresión; sal e2: Expresión); var p: PilaOperaciones; s: Símbolo; op: Operador; Inicio p.crearpila; p.inspila(operadornulo); e1.añadir(operadornulo); e2.crear; Mientras no e1.vacía? hacer s e1.primero; Si no s.esoperador? entonces e2.añadir(s) Si no op s.operador; Si op = = p_cerrado entonces Mientras no (p.cimapila == p_abierto) hacer e2.añadir(p.cimapila); p.borpila; Fin Mientras; p.borpila el paréntesis abierto Si no Mientras p.cimapila.priorpila >= op.priorexp hacer e2.añadir(p.cimapila); p.borpila Fin Mientras p.inspila(op) Fin Si Fins Si e1. Eliminar Fin Mientras Fin En la pila, insertamos inicialmente un OperadorNulo, que tendrá una prioridad de pila tal que nunca saldrá de la pila (la más baja posible -1; así no hace falta comprobar esta condición). También insertamos el OperadorNulo al final de la expresión infija, que tendrá una prioridad de entrada tal que obligue a sacar de la pila todos los símbolos que haya, excepto el nulo (prioridad 0, por ejemplo). Página 13

15 Colas Cola: Queue: FIFO (First In, First Out) Ejemplo informático: cola de procesos en un sistema operativo, en una impresora; en un servidor. Operaciones básicas: Crear, Insertar, Eliminar, Consultar, está vacía? Si tenemos un espacio limitado en la cola, serán necesarias operaciones para saber si está llena y, a veces, su longitud (número de elementos). Especificación algebraica (cola no acotada) TAD Cola TIPO: Cola (elemento) SINTAXIS: crear ( ) vacía (Cola) insertar (Cola, Elemento) borrar (Cola) frente (Cola) Cola Boolean Cola Cola Elemento SEMÁNTICA: C Cola; i Elemento vacía (crear) Cierto vacía (insertar (C,i)) Falso frente (crear) Error frente (insertar (C,i)) Si vacía (C) i si no frente (C ) borrar (crear) Error borrar (insertar (C,i)) Si vacía (C ) entonces crear si no insertar (borrar (C ), i) Problema: Escribir la especificación algebraica de una cola acotada y de una cola con prioridad Página 14

16 Posibles implementaciones Implementación estática MaxCola? B C D?...? Frente Final Frente: 2 Cont: 3 Final: 5 Inserciones por Final y extracciones por Frente. Añadimos el contador para diferenciar entre cola llena y vacía. Implementación dinámica Frente Final A B C Inserciones por Final y extracciones por Frente. Ejemplo: Implementación estática // Queue class -- array implementation // CONSTRUCTION: with or without a // capacity; default is 10 // **PUBLIC OPERATIONS************* // void enqueue( x ) --> Insert x // void dequeue( ) --> Return and remove // Object getfront( ) --> Return // bool isempty( ) --> Return true if empty // bool isfull( ) --> Return true if full // void makeempty( ) --> Remove all items // **ERRORS************************** // Overflow and Underflow thrown as needed class Queue Página 15

17 public: explicit Queue( int capacity = 10 ); bool isempty( ) const; bool isfull( ) const; const Object & getfront( ) const; void makeempty( ); Object dequeue( ); void enqueue( const Object & x ); private: vector<object> thearray; int currentsize; int front; int back; void increment( int & x ); ; #include "QueueAr.h" /** Construct the queue. Queue<Object>::Queue( int capacity ) : thearray( capacity ) makeempty( ); /** Test if the queue is logically empty. * Return true if empty, false otherwise. bool Queue<Object>::isEmpty( ) const return currentsize == 0; /** Test if the queue is logically full. * Return true if full, false otherwise. bool Queue<Object>::isFull( ) const return currentsize == thearray.size( ); /** Make the queue logically empty. void Queue<Object>::makeEmpty( ) currentsize = 0; front = 0; back = -1; /** Get the least recently inserted item. * Return the least recently inserted item * or throw Underflow if empty. const Object & Queue<Object>::getFront( ) const if( isempty( ) ) throw Underflow( ); return thearray[ front ]; /** Return and remove the least recently * inserted item from the queue. * Throw Underflow if empty. Object Queue<Object>::dequeue( ) if( isempty( ) ) throw Underflow( ); currentsize--; Object frontitem = thearray[ front ]; increment( front ); return frontitem; /** Insert x into the queue. * Throw Overflow if queue is full void Queue<Object>::enqueue(const Object & x ) if( isfull( ) ) throw Overflow( ); increment( back ); thearray[ back ] = x; currentsize++; /** * Internal method to increment x with wraparound. void Queue<Object>::increment( int & x ) if( ++x == thearray.size( ) ) x = 0; Página 16

18 Ejemplo: Implementación dinámica (Genérica, POO) template<class Tipo> class ColaPolimorfica typedef struct Nodo Tipo Info; Nodo *Suce; tiponodo; tiponodo *frente, *fin; int ElementosCola; public: ColaPolimorfica(); void Insertar(Tipo Dato); void BorradoTotal(); void BorrarFrente(); Tipo FrenteCola(); int Vacia(); ; template<class Tipo>ColaPolimorfica<Tipo>::ColaPolimorfica() frente=fin=null; ElementosCola=0; template <class Tipo>void ColaPolimorfica<Tipo>::Insertar(Tipo Dato) tiponodo *nuevo; nuevo=(tiponodo*)malloc(sizeof(tiponodo)); nuevo->info=dato; nuevo->suce=null; if (Vacia()) frente=nuevo; else fin->suce=nuevo; fin=nuevo; ElementosCola++; template <class Tipo>void ColaPolimorfica<Tipo>::BorrarFrente() Nodo* paux; paux=frente; frente=frente->suce; free(paux); ElementosCola--; template <class Tipo>void ColaPolimorfica<Tipo>::BorradoTotal() while (!Vacia()) BorrarFrente(); if (Vacia()) fin=null; template <class Tipo>Tipo ColaPolimorfica<Tipo>::FrenteCola() return (frente->info); template <class Tipo> int ColaPolimorfica<Tipo>::Vacia() return(frente==null); Página 17

19 Listas Definición: Una lista es una secuencia de 0 ó más elementos de un tipo dado (DatosLista). Podemos representar una lista por a 1,..., a n ; con n>=0, y tipo de a i es DatosLista. Hay que tener en cuenta que: Si n >= 1, entonces a 1 es el primer elemento y a n es el último. Si n = 0, entonces la lista está vacía. Diremos que a i está en la posición i. Por la linealidad de la estructura, diremos que: a i precede a a i+1 i = 1, 2,..., n-1 a i sucede a a i-1 i = 2, 3,..., n El primer elemento sólo tienen sucesor. El último sólo tiene predecesor. Definición recursiva de lista: Lista = ( ) Lista vacía (elemento, lista) Posibles operaciones: - Creación de la lista vacía - Inserción de un elemento: al principio, al final, en orden - Borrado de un elemento: el primero, el último, uno determinado - Obtención de un elemento: el primero, uno determinado -... Página 18

20 Especificación algebraica TAD Lista TIPO: Lista (elemento) SINTAXIS: CrearLista () ListaVacia (Lista) Primero (Lista) InsLista (Lista, Elemento) Resto (Lista) Modificar (Lista, Elemento) SupLista (Lista, Elemento) Lista Boolean Elemento Lista Lista Lista Lista SEMÁNTICA: L Lista; x,y Elemento ListaVacia (CrearLista) Cierto ListaVacia (InsLista (L,x)) Falso Primero (CrearLista) Error Primero (InsLista (L,x)) x Resto (CrearLista) Error Resto (InsLista (L,x)) L Modificar (CrearLista) Error Modificar (InsLista (L,y),x) InsLista (L,x) SupLista (CrearLista, x) CrearLista SupLista (InsLista (L,y),x) Si x = y L si no InsLista (SupLista(L,x), y) Página 19

21 Interfaz de una clase Lista typedef... tipodatos; class Lista struct nodol tipodatos info; struct nodol * suce; ; ; struct nodol * E_Lista; public: Lista (); boolean ListaVacia(); void InsLista (tipodatos A); tipodatos Primero (); Lista Resto (); void Modificar (tipodatos A); void SupLista (tipodatos A); void MostrarTodo(); Función para ver si un elemento pertenece o no a una lista: boolean Pertenece (Lista L, tipodatos x) boolean enc=false; tipodatos y; while (!L.ListaVacia() && (!enc)) y = L.primero(); if (x == y)//habría que sobrecargar el operador == enc=true; else L=L.Resto(); return(enc); Página 20

22 Posibles implementaciones Posibles estructuras de datos usadas para implementar listas: Implementación dinámica. L Implementación estática. Con un vector. A B C Posibles representaciones (implementación estática): Secuencial: los elementos consecutivos en la secuencia se almacenan seguidos en el vector. Encadenada: existe un elemento que indica dónde se almacena el siguiente elemento de la secuencia. Posibles implementaciones: Vector; representación secuencial Vector con indicador de último elemento (o primero libre); representación secuencial. Vector; representación encadenada (campo adicional); es necesario un apuntador al primero y otro al último Igual que el anterior, con los espacios libres formando una lista (pila) Estructura dinámica Página 21

23 Una implementación estática encadenada: Tendremos 2 listas en una: Libres y ocupados. Una lista vacía será: Libre = 1 CursorLista = 0 Si insertamos un elemento (por el principio): Libre = 2 CursorLista = 1 Si insertamos más elementos: Libre = 4 CursorLista = 3 Página 22

24 Implementación del procedimiento InsOrden para inserciones en una lista ordenada (desde fuera de la clase Lista): Lista InsOrden (Lista L, tipodatos x); tipodatos y; if (L.ListaVacia()) L.InsLista(x); else y = L.Primero(); if (x < y) L.InsLista(x) else L=L.Resto(); L = InsOrden(L, x); L.InsLista(y); return L; Modificación de la definición del TAD: Insertar en orden Especificación de la operación: InsOrden (CrearLista, x) InsLista (CrearLista, x) InsOrden (InsLista (L,y),x) Si x <= y InsLista (InsLista (L,y), x) si no InsLista (InsOrden (L,x),y) Ejercicio: Implementar la operación InsOrden utilizando las operaciones del TAD y/o trabajando directamente con algunas de las implementaciones. Página 23

25 Ejemplo: Implementación dinámica en C++ (Genérica, POO) #include <conio.h> #include <iostream.h> #include <alloc.h> #include <process.h> // Definición de la clase genérica lista template <class tipodato> class lista struct nodolista // Estructura de un nodo tipodato datos; // Datos del nodo. nodolista *suce; // Apunta a otro nodo de la lista. ; nodolista *E_Lista;// Apunta a un nodo de la lista. int num_elementos; // Mantiene el n mero de elementos de la lista. public: lista(void); // Constructor ~lista(void); // Destructor int vacia(void); // Comprueba si la lista está vacía. tipodato frente(void);// Devuelve el elemento apuntado de la lista void insertar(tipodato dat);// Inserta un nuevo dato dat en lista. void borrar(void); // Elimina el frente de la lista int cuantos_elem(); // Devuelve número de elementos void modificar(tipodato dat); // Modifica el dato frente de lista void borrartodo(); // Elimina toda la lista tipodato devolver(int pos);// Devuelve un elemento de la lista. void sup_lista(tipodato dat); // Elimina un dato dat de la lista void resto(); // Devuelve el resto de la lista ; // lista. /* =========IMPLEMENTACION DE LAS FUNCIONES DEL TAD LISTA ========= template <class tipodato> lista<tipodato>::lista() // Constructor de la lista. Crea una nueva lista vacía y por tanto con // cero elementos. num_elementos = 0; E_Lista = NULL; template <class tipodato> int lista<tipodato>::vacia() // Comprueba si la lista está vacía, devuelve 0 si no está vacía y // otro valor si lo está. return (E_Lista == NULL); template <class tipodato> tipodato lista<tipodato>::frente() // Devuelve el primer elemento de la lista, el accesible desde el // atributo miembro E_Lista. return E_Lista->datos; template <class tipodato> void lista<tipodato>::insertar(tipodato dat) // Inserta un nuevo elemento en la lista, la inserción se realiza al // principio de la lista. nodolista *p; p = new nodolista; // Crea un nuevo nodo. if(p==null) exit(1); p->datos = dat; Página 24

26 p->suce = E_Lista; E_Lista = p; num_elementos++; // Incrementa el número de elementos template <class tipodato> void lista<tipodato>::borrar(void) nodolista *p; if (!vacia()) p = E_Lista; E_Lista=E_Lista->suce; num_elementos--; delete(p); template <class tipodato> tipodato lista<tipodato>::devolver(int pos) // Devuelve el elemento de la lista que está en la posición dada por // el parámetro pos. register int i = 1; nodolista *aux = E_Lista; if (!E_Lista) exit(1); while (i!= pos) if (aux!= NULL) aux = aux->suce; i++; else exit(1); // Se pretende acceder a una posición que desborda //la lista. return aux->datos; template <class tipodato> int lista<tipodato>::cuantos_elem() // Devuelve el número de elementos de la lista. return num_elementos; template <class tipodato> void lista<tipodato>::sup_lista(tipodato dat) // Elimina un elemento de la lista, el elemento a eliminar es el que // viene dado por el parámetro dat. nodolista *ant, *p; int enc = 0; p = E_Lista; while ((!enc) && (p!=null)) // Mientras no encontremos el nodo a eliminar o no lleguemos al // final de la lista, buscamos el nodo. if (p->datos == dat) enc = 1; else ant = p; p = p->suce; if (enc) // Puedeo ourrir que sea el primer elemento o que sea otro if (p == E_Lista) E_Lista = E_Lista->suce; else ant->suce = p->suce; delete (p); num_elementos--; // Decrementamos el numero de elementos Página 25

27 template <class tipodato> void lista<tipodato>::resto() // Si la lista no está vacía adelanta el puntero de la lista. if (!vacia()) E_Lista = E_Lista->suce; template <class tipodato> void lista<tipodato>::modificar(tipodato dat) // Modifica un dato de la lista, el dato a modificar ser el accesible // por el atributo miembro E_Lista, y el nuevo valor ser el que le // pasemos por parámetro. if (!vacia()) E_Lista->datos = dat; template <class tipodato> lista<tipodato>::~lista() // Destructor de la clase lista. Libera la memoria asignada por los // nodos de la lista. Esto sólo habrá que hacerlo mientras la lista no // esté vacía. while (!vacia()) nodolista *p; p = E_Lista; E_Lista = E_Lista->suce; delete (p); num_elementos--; template <class tipodato> void lista<tipodato>::borrartodo() // Es una variante del destructor de la clase lista y sirve para // eliminar un tipo de lista que almacena como datos de la lista // punteros otros elementos asignados dinámicamente. nodolista *aux = E_Lista; while ( E_Lista!= NULL ) aux = E_Lista; E_Lista = E_Lista->suce; //delete aux->datos;// Libera el puntero al que apunta el dato. delete aux; // Libera el nodo. num_elementos--; // Decrementa el número de elementos. Página 26

28 Otros tipos de listas Listas circulares Listas doblemente enlazadas Listas circulares doblemente enlazadas Listas circulares.- El sucesor del último elemento será el primer elemento. LC void ListaCircular::InsLista (tipodatos x) // Suponiendo que tenemos el objeto ListaCircular struct nodol *p; p = new nodol; p->dato = x; if (ListaVacia()) p->suce = p; E_lista = p; else p->suce = E_lista->suce; E_lista->suce = p; // Obviamente se complica si queremos que la lista esté ordenada En la eliminación de elementos hay que tener en cuenta: - Si la lista tiene un único elemento. - Si la componente que se va a eliminar es la indicada por la variable externa o es otra cualquiera. Página 27

29 Recorrido de una lista circular p = LC; if (! LC.VaciaLista ()) do p = p->suce; << tratar los datos de la componente p->info >> while (p!= LC); Listas doblemente enlazadas.- En la inserción: - Por el principio? - Por el final? - Quiero que esté ordenada la lista? En la eliminación de elementos hay que tener en cuenta: - Si queda un único elemento - Se trata de eliminar el primer elemento - Se trata de eliminar el último elemento - Se elimina un elemento intermedio Listas circulares doblemente enlazadas.- Página 28

30 Lista con punto de interés TAD ListaPI es Crear, Vacía, Inicio, Avanza, Fin, Insertar, Consultar, Borrar Operaciones Crear retorna ListaPI efecto Devuelve una LPI vacía Vacía (L:ListaPI) retorna Boolean efecto Devuelve True si la LPI está vacía y False en caso contrario. Inicio (L:ListaPI) modifica L efecto Modifica la LPI de manera que el punto de interés queda apuntando al primer elemento de la lista. Si la lista está vacía, el PI apuntará a NIL. Avanza(L:ListaPI) modifica efecto Fin (L:ListaPI) retorna Boolean efecto Insertar (L:ListaPI; D: TipoDato) modifica L efecto Consultar(L:ListaPI) retorna efecto Borrar (L:ListaPI)modifica efecto L Modifica la LPI de manera que el punto de interés queda apuntando al siguiente elemento al que apuntaba. Si estuviera apuntando al último antes de ejecutar esta operación, acabará apuntando a NIL. Devuelve True si el punto de interés está apuntando a NIL (es decir, si ha llegado al final de la LPI) y False en caso contrario (es decir, si apunta a un elemento de la lista). Inserta D en la LPI, a continuación del nodo al que apunta el punto de interés. Después de la inserción, el PI queda apuntando al nuevo elemento. Si la lista está vacía, el nuevo nodo se inserta. Si el PI está apuntando a NIL pero la lista no está vacía, esta operación no hace nada. TipoDato Devuelve el dato al que apunta el punto de interés. Si PI apunta a NIL, no hace nada. L Elimina el nodo al que apunta el punto de interés. (Se podría añadir una operación para retroceder el punto de interés.) Página 29

31 Especificación algebraica de la Lista con punto de interés TAD ListaPI TIPO: ListaPI (Elemento) SINTAXIS: crear ( ) ListaPI insertar (ListaPI, Elemento) ListaPI borrar (ListaPI) ListaPI inicio (ListaPI) ListaPI avanza (ListaPI) ListaPI consultar (ListaPI) Elemento fin (ListaPI) Boolean vacía (ListaPI) Boolean Privada: <_, _>: (Pila,Pila) ListaPI SEMÁNTICA: crear p, p 1, p 2 Pila; v Elemento <Pila.crear, Pila.crear> insertar (<p 1, p 2 >, v) <Pila.apilar(p 1, v), p 2 > borrar (<p 1, Pila.crear>) Error borrar (<p 1, Pila.apilar(p 2, v)>) <p 1, p 2 > inicio (<p 1, p 2 >) <Pila.crear, concatenar(p 1, p 2 )> avanza (<p 1, Pila.crear>) Error avanza (<p 1, Pila.apilar(p 2, v)>) <Pila.apilar(p 1, v), p 2 > consultar (<p 1, Pila.crear>) Error consultar (<p 1, Pila.apilar(p 2, v)>) v fin (<p 1, p 2 >) Pila.vacía(p 2 ) vacía(<p 1, p 2 >) Pila.vacía(p 2 ) Pila.vacía(p 2 ) Ejercicios: Especificar la concatenación de pilar; posibles implementaciones; recorrido de una lista con punto de interés; búsqueda de un elemento en una lista con punto de interés Página 30