Basiscursus Informatica, 98-99 College 7, H 7 1 Basiscursus Informatica 98/991 Basiscursus...

Basiscursus Informatica 98/99 1Basiscursus Informatica, 98-99 College 7, H 7 1

Basiscursus InformaticaCollege 7, Data Structures

Brookshear H7

Richard Benjamins


Overzicht college 7

Arrays

Lijsten

Stacks

Queues

Bomen (trees)

Customized data types

Object-georienteerd programmeren

Programmeur denkt in conceptuele data structuren

Implementatie in centraal geheugen


Arrays

Een-dimensionale arrays studenten[4] echte geheugenadres?

– eerste cel + (4-1)– 13 + (4-1) = 16

Multi-dimensionale arrays Verschillende rijen afbeelden op een

aaneengesloten rij geheugencellen– row major order– column major order


Row major order

Conceptueel

Werkelijk

rij1

rij2

rij3

rij4

rij1 rij2 rij3 rij4

X: 3de rij, 4de colomX

X

Algemeen: geheugenadres van bepaalde entry in array(C x (I - 1)) + (J - 1) C = #colommen, Ide rij, Jde colom(5 x (3 -1)) + (4 -1) = 13 address polynomial


Overzicht college 7

Arrays

Lijsten

Stacks

Queues

Bomen (trees)




Lijsten

“Contiguous lists”

blok van aaneengesloten geheugencellen (array) problemen

– element uit midden lijst verwijderen

– toevoegen niet aan begin of eind

– verplaatsen van veel elementen

“Linked lists” data is verspreid over verschillende blokken cellen maakt gebruik van pointers


Pointers

Geheugencel bevat het adres van andere geheugencel (ipv data)

Programmateller is ook een pointer

Daarom kan data verspreid worden door geheugen

bv 8 cellen voor data en 1 voor pointer

begin van de lijst: head pointer eind van de lijst: NIL pointer


Linked list

head pointer

datadata

data NIL

pointerpointer


Element verwijderen

head pointer

datadata

data NIL

pointerpointer

old

new pointer

verwijderde element

Garbage collection: bijhouden en opruimen van verwijderde elementen


Element toevoegen

head pointer

data

data

data NIL

pointer

pointer

old

data

pointer

new

new

nieuw element


Lijsten versus arrays

Probleem: als je een element wilt toevoegen aan array en het is vol

Bij een lijst hoef je van te voren niet de lengte te bepalen

Als je een element uit een array verwijdert dan blijft er een gat over. Om dat te vullen moeten alle elementen een plaats opschuiven


Operaties op lijst

Meeste programmeertalen komen met ingebouwde procedures voor standaard operaties op lijst

insert(“Beys”, “BC-Informatica-98.99”) printlist(“BC-Informatica-98.99)


Overzicht college 7

Arrays

Lijsten

Stacks

Queues

Bomen (trees)




Stacks

Een ‘contiguous’ lijst waar operaties alleen aan het eind van de lijst worden uitgevoerd toevoegen: push operatie verwijderen: pop operatie

Last-in, first-out (LIFO)

Vergelijk stapel boeken

Behoud efficientie van contiguous list en reduceer nadelen

ooo

o

o


Toepassing stack

Recursief aanroepen van processen

nieuwe proces “gepushed” op stack, en wordt actief

als proces klaar, “poped” van stack en gaat door met oude proces

Lijst in omgekeerde volgorde printen

loop lijst af en push elementen op stack als aan eind van lijst, pop elementen van

stack en print ze


Implementatie stack

Blok aaneengesloten geheugencellen

Een eind wordt de stack base

Ander eind (variabel) is de stack pointer

stack baseX X X X X X

stack pointer

gereserveerde groeiruimte


Overzicht college 7

Arrays

Lijsten

Stacks

Queues

Bomen (trees)




Queues / Rijen

Operaties aan begin en aan eind van lijst

First-in, first-out (FIFO)

head en tail van een rij


Queue implementatie

headpointer

tailpoiter

head

tail

head

tail

head

tail

A

AB B


“Lopende” rij

headpointer

tailpoiter

headpointer

tailpoiter

ABC C

DEF

Circulair laten lopen in vast geheugenblok


Overzicht college 7

Arrays

Lijsten

Stacks

Queues

Bomen (trees)




Bomen

Knopen (nodes)

root note leaf notes (terminal)

Arcs (verbindingen tussen knopen)

Sub-bomen

Parent nodes, child nodes, sibling nodes

Binaire bomen


Implementatie bomen

“Linked” bomen

data cel left child pointer rright child pointer root pointer NIL

cell containingdata

left childpointer

right childpointer


Binaire boom met pointers

rootpointer

NIL

NIL

NILNIL

NILA

B

C

FD

E

DE

AB

C

F


Boom in blok cellen

DE

AB

C

F

Linker kind in cel 2nRechter kind in cel 2n + 1

gebalanceerde boom

1 2 3 4 5 6 7

A B C D E F

1 2 3 4 5 6 7

A B C D Eongebalanceerde boom

AB

C

D

E

8 9 101112131415


Lijst als binaire boom

Binair zoeken

middelste element is root middelste van linker helft is linker kind midddelste van rechter helft is rechter kind

A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, M, LG

D K

B

A CI M

H J LE

F


Overzicht college 7

Arrays

Lijsten

Stacks

Queues

Bomen (trees)





User-defined types

primitieve data types en data structuren kunnen als bouwstenen dienen voor complexe data typen

definieert nieuw type dat vanaf dan gebruikt kan worden

typedef struct {char Name[8]; int Age; float Skillrating; } EmployeeType;

EmployeeType Manager, Buyer

Name Age Skillrating


Abstract data types

Als customized data type, maar plus operaties

zowel type als toegestane operaties package StackPackage

type StackOfIntegers record StackEntries: array[1..25] of integer; StackPointer: integer; end record; procedure push(Value:in integer;Stack:in out StackOfIntegers); procedure pop(Value:out integer; Stack:in out StackOfIntegers);end StackPackage;

MyStack: StackOfIntegerspush(106, MyStack)pop(OldValue, MyStack)


Encapsulation

Operaties op data structuren kunnen alleen plaatsvinden via gedefinieerde procedures (methoden)

Public procedures (versus private)

Helder programmeren en onderhoud

geen shortcuts

Object-georienteerd


Public procedures

package StackPackage is StackOfIntegers procedure push(Value:in integer;Stack:in out StackOfIntegers); procedure pop(Value:out integer; Stack:in out

StackOfIntegers);private type StackOfIntegers record StackEntries: array[1..25] of integer; StackPointer: integer; end record; end StackPackage;

Niet direct naar StackEntries[3] verwijzen

Moet via 2 maal “pop” van element


Overzicht college 7

Arrays

Lijsten

Stacks

Queues

Bomen (trees)




Object-Georienteerd

In plaats van procedures die data structuren manipuleren

Encapsuleer procedure in de data tot objecten

Objecten manipuleren zichzelf: actieve objecten

Objecten geassocieerd met methoden


Imperatieve benadering

Nation A Nation B Nation C Nation D Nation E

Controlling algorithm

Simulatie van globale economie


Object-georienteerd

Nation A

Nation B

Nation C

Nation D

Nation E


Creeren van objecten

Class patroon/template voor creeren van objecten

Inheritance klassen hierarchisch structureren attributen worden overgeerfd

Polymorphism bericht is polymorf: interpretatie hangt af

van type object vergelijk overloading

Basiscursus Informatica, 98-99 College 7, H 7 1 Basiscursus Informatica 98/991 Basiscursus...

Documents

Transcript of Basiscursus Informatica, 98-99 College 7, H 7 1 Basiscursus Informatica 98/991 Basiscursus...