Fundamentos de Informática

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1 Tema 7: 7: Estructuras datos. Colas y Pilas Fundamtos Informática 1º Ingiería Industrial Escuela Superior Ingieros Universidad Sevilla Ismael Alcalá Torrego José Ángel Acosta Rodríguez Fernando Dorado Navas Fabio Gómez Estern-Aguilar Manuel López Martínez Amparo Núñez Reyes Carlos Vivas Vegas

2 TEMA TEMA 7: 7: Estructuras Estructuras datos datos ESTRUCTURAS INFORMACIÓN DE DATOS = REGLAS DE ACCESO + Hasta ahora sabemos almacar la información variables individuales o tablas ( tipos dato estándar o estructuras) Ciertos problemas no admit solución scilla o eficite con esta aproximación (Limitaciones) 1.- Tamaño estático Las Las estructuras estructuras datos datos disponibles disponibles C no no pu pu cambiar cambiar tamaño tamaño tiempo tiempo ejecución. ejecución. Por Por ejemplo, ejemplo, una una tabla tabla datos datos tie tie un un número número elemtos elemtos fijo fijo que que no no pue pue cambiarse cambiarse una una vez vez clarada. clarada. Incluso Incluso empleando empleando reserva reserva dinámica, dinámica, una una vez vez reservada reservada la la memoria, memoria, el el número número elemtos elemtos es es invariable. invariable. Hay Hay aplicaciones aplicaciones que que requier requier esta esta propiedad: propiedad: Ej: Ej: Bases Bases datos datos (el (el número número elemtos elemtos no no es es conocido conocido tiempo tiempo ejecución ejecución y no no es es calculable calculable con con antelación. antelación.

3 TEMA TEMA 7: 7: Estructuras Estructuras datos datos ESTRUCTURAS INFORMACIÓN DE DATOS = REGLAS DE ACCESO + Hasta ahora sabemos almacar la información variables individuales o tablas ( tipos dato estándar o estructuras) Ciertos problemas no admit solución scilla o eficite con esta aproximación (Limitaciones) 1.- Tamaño estático 2.- Reglas acceso a datos Las Las estructuras estructuras datos datos disponibles disponibles C no no pu pu cambiar cambiar tamaño Las tamaño Las estructuras estructuras tiempo tiempo datos ejecución. datos disponibles ejecución. disponibles C no no impon impon restricciones restricciones Por acceso Por acceso ejemplo, a ejemplo, los los una datos una datos tabla (acceso tabla (acceso datos aleatorio). datos aleatorio). tie tie un un número número elemtos elemtos fijo fijo que que no Ej: no Ej: pue pue una una cambiarse tabla cambiarse tabla o matriz, una matriz, una vez cualquier vez cualquier clarada. elemto clarada. elemto la la misma misma es es accesible accesible Incluso sin Incluso sin más más empleando que empleando que inxarlo inxarlo reserva apropiadamte. reserva apropiadamte. dinámica, dinámica, una una vez vez reservada reservada la la memoria, memoria, el el número número elemtos elemtos es es invariable. En invariable. En ocasiones ocasiones es es importante importante restringir restringir el el acceso acceso a datos datos o controlar controlar el el Hay orn Hay orn aplicaciones aplicaciones que que se se que acc. que acc. requier requier esta esta propiedad: propiedad: Ej: Ej: Bases Bases datos datos (el (el número número elemtos elemtos no no es es conocido conocido tiempo tiempo ejecución ejecución y no no es es calculable calculable con con antelación. antelación.

4 TEMA TEMA 7: 7: Estructuras Estructuras datos datos ESTRUCTURAS INFORMACIÓN DE DATOS = REGLAS DE ACCESO + Hasta ahora sabemos almacar la información variables individuales o tablas ( tipos dato estándar o estructuras) Ciertos problemas no admit solución scilla o eficite con esta aproximación (Limitaciones) 1.- Tamaño estático 2.- Reglas acceso a datos 3.- Ornación/ Inxación datos Las Las estructuras estructuras datos datos disponibles disponibles C no no pu pu cambiar cambiar tamaño Las tamaño Las estructuras estructuras tiempo tiempo datos ejecución. datos disponibles ejecución. disponibles C no no impon impon restricciones restricciones Por acceso Las Por acceso ejemplo, Las estructuras estructuras a ejemplo, los los una datos una datos tabla (acceso datos tabla (acceso datos datos aleatorio). disponibles datos aleatorio). disponibles tie tie un un número C no no permit número permit establecer elemtos establecer elemtos fijo fijo que que no Ej: forma no Ej: pue forma pue una eficite una cambiarse eficite tabla cambiarse tabla o matriz, un una matriz, un orn orn una vez cualquier o vez cualquier clarada. criterio criterio elemto clarada. elemto acceso acceso a la los la misma los datos. misma datos. es es accesible accesible Incluso sin Incluso sin más más empleando que empleando que inxarlo inxarlo reserva apropiadamte. Ej: reserva apropiadamte. dinámica, dinámica, una una vez vez reservada reservada la la memoria, memoria, el el número Ej: Es número Es costoso elemtos costoso computacionalmte crear elemtos es es invariable. crear una una tabla tabla elemtos elemtos En ornados invariable. En ocasiones ornados alfabéticamte ocasiones es alfabéticamte es importante importante restringir o restringir por por cualquier cualquier el el acceso otro acceso otro a datos criterio, datos criterio, o controlar partido controlar partido el el Hay orn un Hay orn aplicaciones un listado listado aplicaciones que sornado. que se sornado. se que acc. que acc. requier requier esta esta propiedad: propiedad: Ej: Ej: Bases Bases datos datos (el (el número número elemtos elemtos no no es es conocido conocido tiempo tiempo ejecución ejecución y no no es es calculable calculable con con antelación. antelación.

5 TEMA TEMA 7: 7: Estructuras Estructuras datos. datos. Colas Colas y Pilas Pilas Lista unidimsional datos a la que se acce forma FIFO (First In, First Out: El primero trar es el primero salir) Los elemtos se almacan fila, pero sólo pu añadirse por un extremo y leerse por el otro. IN Dato 1 Dato 2 Dato 3 Dato 4 OUT Gestión Gestión Colas Colas C La lista pue materializarse C, su forma más simple, como una tabla datos (estructuras) Se acce a los elemtos sólo mediante dos void calmac(struct dato); Almaca dato cola struct dato crecup(void); Recupera dato cola El acceso a los elemtos la tabla sin emplear estas dos no está permitido.

6 TEMA TEMA 7: 7: Estructuras Estructuras datos. datos. Colas Colas y Pilas Pilas Variables globales necesarias para que trabaj las struct dato p[ma]; /* tabla para la cola */ int spos; /* índice almacamito: primer lugar vacío */ int rpos; /* índice recuperación: primer elemto a sacar */ void voidcalmac(struct calmac(structdato dato q) q) if if (spos==ma) (spos==ma) printf("cola printf("cola lla\n"); lla\n"); return; return; p[spos]=q; p[spos]=q; spos++; struct spos++; structdato crecup(void) crecup(void) if if (rpos==spos) (rpos==spos) printf("cola printf("cola vacía\n"); vacía\n"); return returnnull; rpos++; rpos++; return returnp[rpos-1]; rpos spos D1 D2 D3 p[0] p[1] p[2] p[3].. p[ma]

7 TEMA TEMA 7: 7: Estructuras Estructuras datos. datos. Colas Colas y Pilas Pilas COLA COLA CIRCULAR CIRCULAR Problema con la estructura cola abierta La cola se lla, aún cuando haya posiciones libres la tabla: Ej: Si el ejemplo anterior introducimos y sacamos un elemto 5 veces, la cola se lla IDEA!! Cerramos la cola para que el último y primer elemto sean contiguos rpos spos D1 D2 D3 p[0] p[1] p[2] p[3].. p[ma-1] p[ma-1] p[0] p[1] p[2] Para que la cola funcione este modo, sólo hay que gestionar los índices spos y rpos apropiadamte

8 TEMA TEMA 7: 7: Estructuras Estructuras datos. datos. Colas Colas y Pilas Pilas Variables globales necesarias para que trabaj las struct dato p[ma]; /* tabla para la cola */ int spos; /* índice almacamito: primer lugar vacío */ int rpos; /* índice recuperación: primer elemto a sacar */ void voidccalmac(struct ccalmac(structdato dato q) q) if(spos+1== if(spos+1== rpos rpos (spos==ma-1 (spos==ma-1&& && rpos rpos ==0)) ==0)) printf("cola printf("cola lla\n"); lla\n"); return; return; p[spos]=q; p[spos]=q; spos++; spos++; if(spos==ma) if(spos==ma) spos=0; spos=0; struct structdato ccrecup(void) ccrecup(void) if if (rpos==spos) (rpos==spos) puts("cola puts("cola vacía\n"); vacía\n"); return returnnull; if if (rpos==ma-1) (rpos==ma-1) rpos=0; rpos=0; return returnp[ma-1]; return returnp[rpos++];

9 TEMA TEMA 7: 7: Estructuras Estructuras datos. datos. Colas Colas y Pilas Pilas Variables globales necesarias para que trabaj las struct dato p[ma]; /* tabla para la cola */ int spos; /* índice almacamito: primer lugar vacío */ int rpos; /* índice recuperación: primer elemto a sacar */ void voidccalmac(struct ccalmac(structdato dato q) q) if(spos+1== if(spos+1== rpos rpos (spos==ma-1 (spos==ma-1&& && rpos rpos ==0)) ==0)) printf("cola printf("cola lla\n"); lla\n"); return; return; p[spos]=q; p[spos]=q; spos++; spos++; if(spos==ma) if(spos==ma) spos=0; spos=0; struct structdato ccrecup(void) ccrecup(void) if if (rpos==spos) spos (rpos==spos) puts("cola puts("cola vacía\n"); vacía\n"); return returnnull; rpos if if (rpos==ma-1) (rpos==ma-1) rpos=0; rpos=0; return returnp[ma-1]; return returnp[rpos++]; La cola se lla con los índices posiciones intermedias la tabla

10 TEMA TEMA 7: 7: Estructuras Estructuras datos. datos. Colas Colas y Pilas Pilas Variables globales necesarias para que trabaj las void voidccalmac(struct ccalmac(structdato dato q) q) if(spos+1== if(spos+1== rpos rpos (spos==ma-1 (spos==ma-1&& && rpos rpos ==0)) ==0)) printf("cola printf("cola lla\n"); lla\n"); return; return; p[spos]=q; p[spos]=q; spos++; spos++; if(spos==ma) if(spos==ma) spos=0; spos=0; spos struct dato p[ma]; /* tabla para la cola */ rpos int spos; /* índice almacamito: primer lugar vacío */ int rpos; /* índice recuperación: primer elemto a sacar */ struct structdato ccrecup(void) ccrecup(void) if if (rpos==spos) (rpos==spos) puts("cola puts("cola vacía\n"); vacía\n"); return returnnull; La cola se lla con los if if (rpos==ma-1) extremas (rpos==ma-1) la tabla rpos=0; rpos=0; return returnp[ma-1]; return returnp[rpos++]; índices las posiciones

11 TEMA TEMA 7: 7: Estructuras Estructuras datos. datos. Colas Colas y Pilas Pilas Variables globales necesarias para que trabaj las void voidccalmac(struct ccalmac(structdato dato q) q) if(spos+1== if(spos+1== rpos rpos (spos==ma-1 (spos==ma-1&& && rpos rpos ==0)) ==0)) printf("cola printf("cola lla\n"); lla\n"); return; return; p[spos]=q; p[spos]=q; spos++; spos++; if(spos==ma) if(spos==ma) spos=0; spos=0; spos struct dato p[ma]; /* tabla para la cola */ rpos int spos; /* índice almacamito: primer lugar vacío */ int rpos; /* índice recuperación: primer elemto a sacar */ struct structdato ccrecup(void) ccrecup(void) if if (rpos==spos) (rpos==spos) puts("cola puts("cola vacía\n"); vacía\n"); return returnnull; cerramos la cola if if (rpos==ma-1) (rpos==ma-1) rpos=0; rpos=0; return returnp[ma-1]; return returnp[rpos++]; Si spos se sale la tabla, volviéndola al principio.

12 TEMA TEMA 7: 7: Estructuras Estructuras datos. datos. Colas Colas y Pilas Pilas Variables globales necesarias para que trabaj las struct dato p[ma]; /* tabla para la cola */ int spos; /* índice almacamito: primer lugar vacío */ int rpos; spos /* índice recuperación: primer elemto a sacar */ void voidccalmac(struct ccalmac(structdato dato q) rpos q) if(spos+1== if(spos+1== rpos rpos (spos==ma-1 (spos==ma-1&& && rpos rpos ==0)) ==0)) printf("cola printf("cola lla\n"); lla\n"); return; return; Si el índice salida p[spos]=q; datos (rpos) coinci con p[spos]=q; el trada (spos), la spos++; spos++; cola está vacía if(spos==ma) if(spos==ma) spos=0; spos=0; struct structdato ccrecup(void) ccrecup(void) if if (rpos==spos) (rpos==spos) puts("cola puts("cola vacía\n"); vacía\n"); return returnnull; if if (rpos==ma-1) (rpos==ma-1) rpos=0; rpos=0; return returnp[ma-1]; return returnp[rpos++];

13 TEMA TEMA 7: 7: Estructuras Estructuras datos. datos. Colas Colas y Pilas Pilas Variables globales necesarias para struct dato p[ma]; /* tabla para la cola */ que trabaj las int spos; /* índice almacamito: primer lugar vacío */ rpos int rpos; /* índice recuperación: primer elemto a sacar */ spos void voidccalmac(struct ccalmac(structdato dato q) q) struct structdato ccrecup(void) ccrecup(void) if(spos+1== if(spos+1== rpos rpos (spos==ma-1 (spos==ma-1&& && if if (rpos==spos) (rpos==spos) rpos rpos ==0)) ==0)) puts("cola puts("cola vacía\n"); vacía\n"); return returnnull; printf("cola printf("cola lla\n"); lla\n"); return; return; if if (rpos==ma-1) (rpos==ma-1) Si rpos apunta al ultimo rpos=0; rpos=0; p[spos]=q; elemto la tabla, el p[spos]=q; return returnp[ma-1]; siguite una cola spos++; spos++; circular es rpos=0 if(spos==ma) if(spos==ma) spos=0; spos=0; return returnp[rpos++];

14 TEMA TEMA 7: 7: Estructuras Estructuras datos. datos. Colas Colas y Pilas Pilas PILAS PILAS Lista unidimsional datos a la que se acce forma LIFO (Last In, First Out: El último trar es el primero salir) Los elemtos se almacan fila, modo que se añan por el mismo extremo que se retiran. Gestión Gestión Pilas Pilas C IN OUT Una PILA pue materializarse C, su forma más simple, como una tabla datos (estructuras) Dato 1 Dato 2 Dato 3 Dato 4 Se acce a los elemtos sólo mediante dos void push (struct dato); Almaca dato pila struct dato pop (void); Recupera dato pila El acceso a los elemtos la tabla sin emplear estas dos no está permitido.

15 TEMA TEMA 7: 7: Estructuras Estructuras datos. datos. Colas Colas y Pilas Pilas PILAS PILAS Variables globales necesarias para que trabaj las struct dato pila[ma]; /* tabla para la pila */ int p; /* índice la siguite posición libre la pila*/ void voidpush(struct push(structdato dato q) q) if if (p>=ma) (p>=ma) printf( Pila printf( Pila lla\n"); lla\n"); return; return; pila[p++]=q; pila[p++]=q; struct structdato pop(void) pop(void) if if (p<=0) (p<=0) printf( Pila printf( Pila vacía\n"); vacía\n"); return returnnull; return returnpila[--p]; Tipo dato gérico p D1 D2 D3 p[0] p[1] p[2] p[3].. p[ma]

16 Ejemplo Ejemplo funcionamito funcionamito PILAS: PILAS: Calculadora Calculadora notación notación Postfija Postfija /* Calculadora notacion postfija*/ #inclu <stdio.h> #inclu <stdlib.h> #inclu <string.h> #fine MA 50 void push (float,int*,float*); void pop(float*,int*,float*); void main(void) float ptabla[ma]; int pos=0; char s[20]; float a,b,aux; printf("introduzca operadores u operandos\n"); do scanf("%s",s); switch(s[0]) case '+':pop(&a,&pos,ptabla); pop(&b,&pos,ptabla); printf("%f\n",a+b); push(a+b,&pos,ptabla); break; case '-':pop(&a,&pos,ptabla) pop(&b,&pos,ptabla); printf("%f\n",b-a); push(b-a,&pos,ptabla); break; case '*':pop(&a,&pos,ptabla); pop(&b,&pos,ptabla); printf("%f\n",a*b); push(a*b,&pos,ptabla); break; case '/':pop(&a,&pos,ptabla); pop(&b,&pos,ptabla); if(a==0) printf("divison por cero\n"); break; printf("%f\n",b/a); push(b/a,&pos,ptabla); break; fault: aux=atof(s); push(aux,&pos,ptabla); while(s[0]!='q');

17 Ejemplo Ejemplo funcionamito funcionamito PILAS: PILAS: Calculadora Calculadora notación notación Postfija Postfija void push(float v,int *ppos,float *t) if(*ppos>=ma) printf("pila lla\n"); return; t[*ppos]=v; (*ppos)++; void pop(float *v,int *ppos,float *t) if(*ppos==0) printf("pila vacia\n"); return; (*ppos)--; *v=t[*ppos];