Diferență între revizuiri ale paginii „SDA Lucrarea 4”

De la WikiLabs
Jump to navigationJump to search
 
(Nu s-au afișat 23 de versiuni intermediare efectuate de același utilizator)
Linia 1: Linia 1:
În acest laborator se vor implementa stive și cozi cu vectori și liste înlănțuite.
+
În acest laborator se vor utiliza stive și cozi din STL pentru rezolvarea de probleme.
  
 
= Coada =
 
= Coada =
Linia 25: Linia 25:
 
Deoarece coada este o particularizare a unei secvențe în care doar o parte din operații sunt expuse utilizatorului, toate implementările de secvențe pot fi utilizate pentru implementări de cozi. Totuși, deoarece STL este implementat pentru eficiență maximă, doar structurile care oferă operații în timp minim sunt expuse pentru utilizarea în cozi: [http://en.cppreference.com/w/cpp/container/list std:list] și [http://en.cppreference.com/w/cpp/container/deque std::deque]. Un deque (Double-Ended Queue) este o structură de date care permite inserția și eliminarea de elemente din ambele capete în timp constant.
 
Deoarece coada este o particularizare a unei secvențe în care doar o parte din operații sunt expuse utilizatorului, toate implementările de secvențe pot fi utilizate pentru implementări de cozi. Totuși, deoarece STL este implementat pentru eficiență maximă, doar structurile care oferă operații în timp minim sunt expuse pentru utilizarea în cozi: [http://en.cppreference.com/w/cpp/container/list std:list] și [http://en.cppreference.com/w/cpp/container/deque std::deque]. Un deque (Double-Ended Queue) este o structură de date care permite inserția și eliminarea de elemente din ambele capete în timp constant.
  
Clasa care implementeaza cozi în STL este [http://en.cppreference.com/w/cpp/container/queue std::queue] și este definită în header-ul <code>queue</code>:
+
Clasa care implementeaza cozi în STL este [http://en.cppreference.com/w/cpp/container/queue std::queue], este definită în header-ul <code>queue</code> și folosește implicit un <code>std::deque</code> pentru stocarea datelor:
  
 
<syntaxhighlight lang="cpp">
 
<syntaxhighlight lang="cpp">
Linia 36: Linia 36:
 
     myQueue.push(11);
 
     myQueue.push(11);
 
     myQueue.push(12);
 
     myQueue.push(12);
     printf("Stack head is: %d\n", myQueue.front);
+
     printf("Stack head is: %d\n", myQueue.front());
 
     return 0;
 
     return 0;
 
}
 
}
Linia 53: Linia 53:
 
     myListQueue.push(11);
 
     myListQueue.push(11);
 
     myListQueue.push(12);
 
     myListQueue.push(12);
     printf("Stack head of my list implemnted queue is: %d\n", myListQueue.front);
+
     printf("Stack head of my list implemnted queue is: %d\n", myListQueue.front());
 
     return 0;
 
     return 0;
 
}
 
}
Linia 62: Linia 62:
 
Pentru crearea unei cozi noi, se definește următorul constructor:
 
Pentru crearea unei cozi noi, se definește următorul constructor:
  
<syntaxhighlight lang="C">
+
<syntaxhighlight lang="cpp">
 
/**
 
/**
 
  * Constructorul alocă memorie și creeaza un un nou std::queue.
 
  * Constructorul alocă memorie și creeaza un un nou std::queue.
Linia 115: Linia 115:
 
== Adăugarea unui element - push ==
 
== Adăugarea unui element - push ==
  
Pentru adăugarea unui element '''newString''' în coadă, se definește următoarea funcție:
+
Pentru adăugarea unui element '''value''' în coadă, se definește următoarea funcție:
  
<syntaxhighlight lang="C">
+
<syntaxhighlight lang="cpp">
 
/**
 
/**
  * Functia inserează elementul newString în coadă.
+
  * Metoda inserează elementul value în coadă.
  * @param queue coada la care se adaugă elementul.
+
  * @param value elementul ce trebuie adăugat.
* @param newString elementul ce trebuie adăugat.
 
 
  */
 
  */
void linkedQueuePush(struct LinkedQueue * queue, char * newString);
+
void push(T value);
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
  
Adăugarea unui element în coadă se face urmând pașii de mai jos.
+
Exemplu:
# Dacă coada este plină, se afișează un mesaj de eroare și funcția se încheie.
 
# Se alocă memorie pentru un nou nod <code>tmpNode</code> în care <code>tmpNode->next</code> este inițializat cu <code>NULL</code> și <code>tmpNode->string</code> cu <code>newString</code>.
 
# Dacă <code>size</code> este 0, <code>firstNode</code> devine <code>tmpNode</code>, altfel <code>lastNode->next</code> devine <code>tmpNode</code>.
 
# <code>lastNode</code> devine <code>tmpNode</code>.
 
# <code>size</code> se incrementează cu 1.
 
  
== Extragerea unui element - pop ==
+
<syntaxhighlight lang="cpp">
 +
#include <queue>
 +
#include <cstdio>
  
Pentru extragerea unui element din coadă, se definește următoarea funcție:
+
int main() {
 +
    std::queue<char> charQueue;
 +
    charQueue.push('a');
 +
    charQueue.push('b');
 +
    charQueue.push('c');
 +
    printf("The queue has %u elements!\n", charQueue.size());
 +
    return 0;
 +
}
 +
</syntaxhighlight>
  
<syntaxhighlight lang="C">
+
== Eliminarea elementului din vârful cozii - pop ==
 +
 
 +
Pentru extragerea unui element din coadă, se definește următoarea metodă:
 +
 
 +
<syntaxhighlight lang="cpp">
 
/**
 
/**
  * Functia extrage următorul element din coadă.
+
  * Metoda elimina următorul element din coadă.
* @param queue coada din care se extrage elementul.
 
* @return următorul element din coadă sau NULL dacă coada este goală.
 
 
  */
 
  */
char * linkedQueuePop(struct LinkedQueue * queue);
+
void pop();
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
  
Extragerea unui element din coadă se face urmând pașii de mai jos.
+
Exemplu:
# Dacă coada este goală, se afișează un mesaj de eroare și se întoarce <code>NULL</code>.
+
 
# Se definește un pointer la nod numit <code>tmpNode</code> care ia valoarea lui <code>firstNode</code>.
+
<syntaxhighlight lang="cpp">
# <code>firstNode</code> ia valoarea lui <code>firstNode->next</code>.
+
#include <queue>
# Dacă <code>size</code> este 1, <code>lastNode</code> devine <code>NULL</code>.
+
#include <cstdio>
# <code>size</code> se decrementează cu 1.
+
 
# Se definește o variabilă <code>returnString</code> care ia valoarea <code>tmpNode->string</code>.
+
int main() {
# Se dezalocă memoria pentru <code>tmpNode</code>.
+
    std::queue<char> charQueue;
# Se întoarce valoarea <code>returnString</code>.
+
    charQueue.push('a');
 +
    charQueue.push('b');
 +
    charQueue.push('c');
 +
 
 +
    printf("Next char is: %c\n", charQueue.front());
 +
    charQueue.pop();
 +
    printf("Next char is: %c\n", charQueue.front());
 +
    charQueue.pop();
 +
    printf("Next char is: %c\n", charQueue.front());
 +
    charQueue.pop();
 +
    return 0;
 +
}
 +
</syntaxhighlight>
  
== Vizualizarea primului element din coadă - peek ==
+
== Vizualizarea primului element din coadă - front ==
  
Pentru vizualizarea primului element din coadă, fără a-l extrage, se definește următoarea funcție:
+
Pentru vizualizarea primului element din coadă, fără a-l extrage, se definește următoarea metodă:
  
<syntaxhighlight lang="C">
+
<syntaxhighlight lang="cpp">
 
/**
 
/**
  * Functia întoarce următorul element din coadă, fără a-l extrage.
+
  * Metoda întoarce următorul element din coadă, fără a-l extrage.
* @param queue coada din care se vizualizează elementul.
+
  * @return următorul element din coadă
  * @return următorul element din coadă sau NULL dacă coada este goală.
 
 
  */
 
  */
char * linkedQueuePeek(struct LinkedQueue * queue);
+
T front();
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
  
Vizualizarea unui element din coadă se face urmând pașii de mai jos.
+
Exemplu:
# Dacă coada este goală, se afișează un mesaj de eroare și se întoarce <code>NULL</code>.
 
# Se întoarce valoarea <code>firstNode->string</code>.
 
  
== Ștergerea unui <code>LinkedQueue</code> ==
+
<syntaxhighlight lang="cpp">
 +
#include <queue>
 +
#include <cstdio>
  
Pentru ștergerea unui <code>LinkedQueue</code> se definește următoarea funcție.
+
int main() {
 +
    std::queue<char> charQueue;
 +
    charQueue.push('a');
 +
    charQueue.push('b');
 +
    charQueue.push('c');
  
<syntaxhighlight lang="C">
+
    printf("Next char is: %c\n", charQueue.front());
/**
+
    charQueue.pop();
* Functia dezalocă memoria folosită de coada specificată.
+
    printf("Next char is: %c\n", charQueue.front());
* @param queue coada care trebuie ștearsă.
+
    charQueue.pop();
*/
+
    printf("Next char is: %c\n", charQueue.front());
void deleteLinkedQueue(struct LinkedQueue * queue);
+
    charQueue.pop();
 +
    return 0;
 +
}
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
 
Ștergerea unui <code>LinkedQueue</code> se realizează felul următor:
 
# Se utilizează un pointer temporar <code>tmpNode</code> pentru a itera peste toate nodurile din listă.
 
# Pentru fiecare nod, se șterge memoria alocată pentru <code>tmpNode->string</code> și pentru nod în sine (cu grijă să nu se piardă legătura la nodul următor).
 
# Se dezalocă memoria alocată pentru structura de tip <code>struct LinkedQueue</code>.
 
  
 
= Stiva =
 
= Stiva =
Linia 210: Linia 228:
 
# Vizualizarea unui element din stivă fără extragerea acestuia (''peek'').
 
# Vizualizarea unui element din stivă fără extragerea acestuia (''peek'').
  
== Implementarea stivei cu vectori ==
+
== Implementarea stivei ==
  
Stivele implementate cu vectori sunt de cele mai multe ori limitate, pentru a evita operația de realocare. Vom avea nevoie să stocăm în structura alocată pointer-ul la vector, capacitatea acestuia cât și capul stivei (stack head). Deoarece pentru o stivă goală capul ei este pe poziția -1, pentru a evita definirea tuturor indecșilor cu semn exclusiv pentru acest caz particular, vom salva valoarea ('''head + 1''') în loc de head, vom numi câmpul '''aboveHead''' și îl vom inițializa cu 0. În continuare, ca exemplu vom defini o structură pentru o stivă de caractere.
+
În STL, clasa care implementează stiva este [http://en.cppreference.com/w/cpp/container/stack std::stack]. Ca și coada, această clasă se folosește de o implementare concretă de secvență care poate face operațiile necesare stivei în timp constant. Clasele posibile pentru salvarea datelor unei stive sunt [http://en.cppreference.com/w/cpp/container/vector std::vector], [http://en.cppreference.com/w/cpp/container/list std::list] și [http://en.cppreference.com/w/cpp/container/deque std::deque]. Implicit clasa folosită este <code>std::deque</code>.
  
<syntaxhighlight lang="C">
+
== Crearea unui obiect de tip <code>std::stack</code> ==
struct ArrayStack {
 
    char * array;
 
    unsigned capacity;
 
    unsigned aboveHead;
 
};
 
</syntaxhighlight>
 
  
== Crearea unui <code>ArrayStack</code> ==
+
Pentru crearea unei stive noi, se definește următorul constructor:
  
Pentru crearea unei stive noi, se definește următoarea funcție:
+
<syntaxhighlight lang="cpp">
 
 
<syntaxhighlight lang="C">
 
 
/**
 
/**
  * Funcția alocă memorie și creeaza un nou ArrayStack de o dimensiune maximă specificată.
+
  * Constructorul alocă memorie și creeaza o noua stiva.
* @param capacity numarul maxim de elemente din stivă
 
* @return pointer la o structura de tip ArrayStack.  
 
 
  */
 
  */
struct ArrayStack * createArrayStack(unsigned capacity);
+
stack();
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
  
Implementarea acestei funcții se face folosind următorul algoritm:
+
Exemplu:
# Se alocă memorie pentru o variabilă de tip <code>struct ArrayStack</code>.
 
# Se inițializează câmpul <code>capacity</code> din structură cu valoarea argumentului <code>capacity</code>.
 
# Se inițializează <code>aboveHead</code> cu 0.
 
# Se alocă memorie pentru <code>capacity</code> elemente și pointer-ul se memorează în <code>array</code>.
 
# Se întoarce adresa variabilei de tip <code>struct ArrayStack</code>.
 
  
== Interogarea dimensiunii ==
+
<syntaxhighlight lang="cpp" highlight="6">
 +
#include <stack>
 +
#include <cstdio>
 +
using std::stack;
  
Pentru interogarea dimensiunii, se definește următoarea funcție:
+
int main() {
 +
    stack<char> word;
 +
    word.push('c');
 +
    word.push('a');
 +
    word.push('s');
 +
    word.push('t');
 +
    word.push('r');
 +
    word.push('a');
 +
    word.push('v');
 +
    word.push('e');
 +
    word.push('t');
 +
    word.push('e');
  
<syntaxhighlight lang="C">
+
    while(!word.empty()) {
/**
+
        printf("%c", word.top());
* Functia intoarce numarul de elemente valide din stiva specificata.
+
        word.pop();
* @param stack stiva pentru care se cere dimensinea.
+
    }
* @return numarul de elemente valide din stiva stack.
+
    printf("\n");
*/
+
    return 0;
unsigned arrayStackSize(struct ArrayStack * stack);
+
}
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
  
Implementarea acestei funcții se face întorcând direct valoarea câmpului <code>aboveHead</code> din structură.
+
== Interogarea dimensiunii ==
  
Pentru a verifica dacă structura este goală se definește următoarea funcție:
+
Pentru interogarea dimensiunii, se definește următoarea metodă:
  
<syntaxhighlight lang="C">
+
<syntaxhighlight lang="cpp">
 
/**
 
/**
  * Functia intoarce 1 dacă stiva specificată este goală.
+
  * Metoda intoarce numarul de elemente din stiva.
  * @param stack stiva pentru care se cere dimensiunea.
+
  * @return numarul de elemente din stiva.
* @return 1 dacă stiva este goală, 0 dacă nu
 
 
  */
 
  */
int arrayStackIsEmpty(struct ArrayStack * stack);
+
uint32_t size();
</syntaxhighlight>
 
  
Implementarea acestei funcții se face întorcând 1 dacă <code>aboveHead</code> este egal cu 0.
 
 
Pentru a verifica dacă structura este plină se definește următoarea funcție:
 
 
<syntaxhighlight lang="C">
 
 
/**
 
/**
  * Functia intoarce 1 dacă stiva specificată este plină.
+
  * Metoda intoarce true daca stiva este goala.
  * @param stack stiva pentru care se cere dimensiunea.
+
  * @return true daca stiva este goala.
  * @return 1 dacă stiva este plină, 0 dacă nu
 
 
  */
 
  */
int arrayStackIsFull(struct ArrayStack * stack);
+
bool empty();
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
  
Implementarea acestei funcții se face întorcând 1 dacă <code>aboveHead</code> este egal cu <code>capacity</code>.
+
Exemplu:
  
== Adăugarea unui element - push ==
+
<syntaxhighlight lang="cpp" highlight="18,20">
 +
#include <stack>
 +
#include <cstdio>
 +
using std::stack;
 +
 
 +
int main() {
 +
    stack<char> word;
 +
    word.push('c');
 +
    word.push('a');
 +
    word.push('s');
 +
    word.push('t');
 +
    word.push('r');
 +
    word.push('a');
 +
    word.push('v');
 +
    word.push('e');
 +
    word.push('t');
 +
    word.push('e');
  
Pentru adăugarea unui element '''newChar''' în stivă, se definește următoarea funcție:
+
    printf("The stack has %u elements!\n", word.size());
  
<syntaxhighlight lang="C">
+
    while(!word.empty()) {
/**
+
        printf("%c", word.top());
* Functia inserează elementul newChar în stivă.
+
        word.pop();
* @param stack stiva la care se adaugă elementul.
+
    }
* @param newChar elementul ce trebuie adăugat.
+
    printf("\n");
*/
+
    return 0;
void arrayStackPush(struct ArrayStack * stack, char newChar);
+
}
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
  
Adăugarea unui element în stivă se face urmând pașii de mai jos.
+
== Adăugarea unui element - push ==
# Dacă stiva este plină, se afișează un mesaj de eroare și funcția se încheie.
 
# Se scrie <code>newChar</code> pe poziția <code>aboveHead</code> în <code>array</code>.
 
# <code>aboveHead</code> se incrementează cu 1.
 
  
== Extragerea unui element - pop ==
+
Pentru adăugarea unui element '''value''' în stivă, se definește următoarea metodă:
  
Pentru extragerea unui element din stivă, se definește următoarea funcție:
+
<syntaxhighlight lang="cpp">
 
 
<syntaxhighlight lang="C">
 
 
/**
 
/**
  * Functia extrage următorul element din stivă.
+
  * Metoda inserează elementul value în stivă.
  * @param stack stiva din care se extrage elementul.
+
  * @param value elementul ce trebuie adăugat.
* @return următorul element din stivă sau 0 dacă stiva este goală.
 
 
  */
 
  */
char arrayStackPop(struct ArrayStack * stack);
+
void push(T value);
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
  
Extragerea unui element din stivă se face urmând pașii de mai jos.
+
Exemplu:
# Dacă stiva este goală, se afișează un mesaj de eroare și se întoarce <code>0</code>.
 
# Se decrementează <code>aboveHead</code> cu 1.
 
# Se întoarce elementul de pe poziția <code>aboveHead</code> din <code>array</code>.
 
  
== Vizualizarea primului element din stivă - peek ==
+
<syntaxhighlight lang="cpp" highlight="7-16">
 +
#include <stack>
 +
#include <cstdio>
 +
using std::stack;
  
Pentru vizualizarea primului element din stivă, fără a-l extrage, se definește următoarea funcție:
+
int main() {
 +
    stack<char> word;
 +
    word.push('c');
 +
    word.push('a');
 +
    word.push('s');
 +
    word.push('t');
 +
    word.push('r');
 +
    word.push('a');
 +
    word.push('v');
 +
    word.push('e');
 +
    word.push('t');
 +
    word.push('e');
  
<syntaxhighlight lang="C">
+
    printf("The stack has %u elements!\n", word.size());
/**
+
 
* Functia întoarce următorul element din stivă, fără a-l extrage.
+
    while(!word.empty()) {
* @param stack stiva din care se vizualizează elementul.
+
        printf("%c", word.top());
* @return următorul element din stivă sau 0 dacă stiva este goală.
+
        word.pop();
*/
+
    }
char arrayStackPeek(struct ArrayStack * stack);
+
    printf("\n");
 +
    return 0;
 +
}
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
  
Vizualizarea unui element din stivă se face urmând pașii de mai jos.
+
== Eliminarea unui element - pop ==
# Dacă stivă este goală, se afișează un mesaj de eroare și se întoarce <code>0</code>.
 
# Se întoarce valoarea de pe poziția <code>aboveHead - 1</code> din <code>array</code>.
 
  
== Ștergerea unui <code>ArrayStack</code> ==
+
Pentru eliminarea elementului din vârful stivei, se definește următoarea metodă:
  
Pentru ștergerea unui <code>ArrayStack</code> se definește următoarea funcție.
+
<syntaxhighlight lang="cpp">
 
 
<syntaxhighlight lang="C">
 
 
/**
 
/**
  * Functia dezalocă memoria folosită de stiva specificată.
+
  * Metoda elimina următorul element din stivă.
* @param stack stiva care trebuie ștearsă.
 
 
  */
 
  */
void deleteArrayStack(struct ArrayStack * stack);
+
void pop();
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
  
Ștergerea unui <code>ArrayStack</code> se realizează felul următor:
+
Exemplu:
# Se dezalocă memoria utilizată de <code>array</code>.
 
# Se dezalocă memoria alocată pentru structura de tip <code>struct ArrayStack</code>.
 
  
= Exerciții =
+
<syntaxhighlight lang="cpp" highlight="22">
 +
#include <stack>
 +
#include <cstdio>
 +
using std::stack;
  
== Săptămâna 1 ==
+
int main() {
 +
    stack<char> word;
 +
    word.push('c');
 +
    word.push('a');
 +
    word.push('s');
 +
    word.push('t');
 +
    word.push('r');
 +
    word.push('a');
 +
    word.push('v');
 +
    word.push('e');
 +
    word.push('t');
 +
    word.push('e');
  
<ol>
+
    printf("The stack has %u elements!\n", word.size());
<li>Se dă fișierul header <code>linkedQueue.h</code> de mai jos:
 
  
<syntaxhighlight lang="C">
+
    while(!word.empty()) {
struct SimplyLinkedNode {
+
        printf("%c", word.top());
     char * string;     // pointer la primul caracter din șir, aceasta este valoarea stocată în nod
+
        word.pop();
     struct SimplyLinkedNode * next; // pointer la nodul următor.
+
    }
};
+
     printf("\n");
 +
     return 0;
 +
}
 +
</syntaxhighlight>
  
#define UNLIMITED_SIZE (unsigned)-1
+
== Vizualizarea primului element din stivă - top ==
  
struct LinkedQueue {
+
Pentru vizualizarea primului element din stivă, fără a-l extrage, se definește următoarea metodă:
    struct SimplyLinkedNode * firstNode;
 
    struct SimplyLinkedNode * lastNode;
 
    unsigned size;
 
    unsigned maxSize;
 
};
 
 
 
/**
 
* Funcția alocă memorie și creeaza un nou LinkedQueue de o dimensiune maximă specificată.
 
* @param maxSize numarul maxim de elemente din coadă sau UNLIMITED_SIZE dacă aceasta
 
*  este nelimitată.
 
* @return pointer la o structura de tip LinkedQueue.
 
*/
 
struct LinkedQueue * createLinkedQueue(unsigned maxSize);
 
 
 
/**
 
* Functia intoarce numarul de elemente valide din coada specificata.
 
* @param queue coada pentru care se cere dimensinea.
 
* @return numarul de elemente valide din coada queue.
 
*/
 
unsigned linkedQueueSize(struct LinkedQueue * queue);
 
 
 
/**
 
* Functia intoarce 1 dacă coada specificată este goală.
 
* @param queue coada pentru care se cere dimensiunea.
 
* @return 1 dacă coada este goală, 0 dacă nu
 
*/
 
int linkedQueueIsEmpty(struct LinkedQueue * queue);
 
  
 +
<syntaxhighlight lang="cpp">
 
/**
 
/**
  * Functia intoarce 1 dacă coada specificată este plină.
+
  * Metoda întoarce următorul element din stivă, fără a-l extrage.
  * @param queue coada pentru care se cere dimensiunea.
+
  * @return următorul element din stivă.
* @return 1 dacă coada este plină, 0 dacă nu
 
 
  */
 
  */
int linkedQueueIsFull(struct LinkedQueue * queue);
+
T top();
 
 
/**
 
* Functia inserează elementul newString în coadă.
 
* @param queue coada la care se adaugă elementul.
 
* @param newString elementul ce trebuie adăugat.
 
*/
 
void linkedQueuePush(struct LinkedQueue * queue, char * newString);
 
 
 
/**
 
* Functia extrage următorul element din coadă.
 
* @return următorul element din coadă sau NULL dacă coada este goală.
 
*/
 
char * linkedQueuePop(struct LinkedQueue * queue);
 
 
 
/**
 
* Functia întoarce următorul element din coadă, fără a-l extrage.
 
* @return următorul element din coadă sau NULL dacă coada este goală.
 
*/
 
char * linkedQueuePeek(struct LinkedQueue * queue);
 
 
 
/**
 
* Functia dezalocă memoria folosită de coada specificată.
 
* @param queue coada care trebuie ștearsă.
 
*/
 
void deleteLinkedQueue(struct LinkedQueue * queue);
 
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
  
Implementați funcțiile definite în header într-un fișier <code>linkedQueue.c</code>.
+
Exemplu:
</li>
 
<li>Scrieți o altă sursă, <code>main.c</code> în care să creați trei cozi: <code>inQueue</code>, <code>shortStringsQueue</code> și <code>longStringsQueue</code>. Citiți conținutul unui fișier text linie cu linie și inserați-le în <code>inQueue</code>. Apoi extrageti elementele din <code>inQueue</code> și dacă ele sunt mai lungi de 10 caractere, inserați-le în <code>longStringQueue</code> iar dacă nu, inserați-le în <code>shortStringsQueue</code>. Apoi extrageți elementele din <code>shortStringsQueue</code> și afișați-le pe ecran, urmate de elementele din <code>longStringsQueue</code>.
 
  
Observație: În contextul curent, utilizarea cozilor în programul de mai sus nu este necesar. Cozile se utilizează în practică în două situații:
+
<syntaxhighlight lang="cpp" highlight="21">
# Când există două procese sau fire de execuție care funcționează în paralel, și din care unul adaugă elemente în coadă iar celălalt consumă.
+
#include <stack>
# Când același proces extrage elemente din coadă dar în același timp generează alte elemente în coadă pentru procesare ulterioră (vom vedea acest lucru la capitolul parcurgeri de arbori).
+
#include <cstdio>
</li>  
+
using std::stack;
</ol>
 
  
== Săptămâna 2 ==
+
int main() {
 +
    stack<char> word;
 +
    word.push('c');
 +
    word.push('a');
 +
    word.push('s');
 +
    word.push('t');
 +
    word.push('r');
 +
    word.push('a');
 +
    word.push('v');
 +
    word.push('e');
 +
    word.push('t');
 +
    word.push('e');
  
<ol>
+
    printf("The stack has %u elements!\n", word.size());
<li>Se dă fișierul header <code>arrayStack.h</code> de mai jos:
 
  
<syntaxhighlight lang="C">
+
     while(!word.empty()) {
struct ArrayStack {
+
        printf("%c", word.top());
     char * array;
+
        word.pop();
    unsigned capacity;
+
    }
    unsigned aboveHead;
+
    printf("\n");
};
+
    return 0;
 
+
}
/**
 
* Funcția alocă memorie și creeaza un nou ArrayStack de o dimensiune maximă specificată.
 
* @param capacity numarul maxim de elemente din stivă
 
* @return pointer la o structura de tip ArrayStack.  
 
*/
 
struct ArrayStack * createArrayStack(unsigned capacity);
 
 
 
/**
 
* Functia intoarce numarul de elemente valide din stiva specificata.
 
* @param stack stiva pentru care se cere dimensinea.
 
* @return numarul de elemente valide din stiva stack.
 
*/
 
unsigned arrayStackSize(struct ArrayStack * stack);
 
 
 
/**
 
* Functia intoarce 1 dacă stiva specificată este goală.
 
* @param stack stiva pentru care se cere dimensiunea.
 
* @return 1 dacă stiva este goală, 0 dacă nu
 
*/
 
int arrayStackIsEmpty(struct ArrayStack * stack);
 
 
 
/**
 
* Functia intoarce 1 dacă stiva specificată este plină.
 
* @param stack stiva pentru care se cere dimensiunea.
 
* @return 1 dacă stiva este plină, 0 dacă nu
 
*/
 
int arrayStackIsFull(struct ArrayStack * stack);
 
 
 
/**
 
* Functia inserează elementul newChar în stivă.
 
* @param stack stiva la care se adaugă elementul.
 
* @param newChar elementul ce trebuie adăugat.
 
*/
 
void arrayStackPush(struct ArrayStack * stack, char newChar);
 
 
 
/**
 
* Functia extrage următorul element din stivă.
 
* @param stack stiva din care se extrage elementul.
 
* @return următorul element din stivă sau 0 dacă stiva este goală.
 
*/
 
char arrayStackPop(struct ArrayStack * stack);
 
 
 
/**
 
* Functia întoarce următorul element din stivă, fără a-l extrage.
 
* @param stack stiva din care se vizualizează elementul.
 
* @return următorul element din stivă sau 0 dacă stiva este goală.
 
*/
 
char arrayStackPeek(struct ArrayStack * stack);
 
 
 
/**
 
* Functia dezalocă memoria folosită de stiva specificată.
 
* @param stack stiva care trebuie ștearsă.
 
*/
 
void deleteArrayStack(struct ArrayStack * stack);
 
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
 
Implementați funcțiile definite în header într-un fișier <code>arrayStack.c</code>.
 
</li>
 
<li>Scrieți o altă sursă, <code>main.c</code> în care să citiți un cuvânt de la tastatură și apoi să-l afișați inversat pe ecran, folosind o stivă.</li>
 
</ol>
 

Versiunea curentă din 13 aprilie 2017 12:41

În acest laborator se vor utiliza stive și cozi din STL pentru rezolvarea de probleme.

Coada

Coada este o structură de date de tip FIFO (First In First Out), care stochează o colecție de elemente în ordinea în care au fost adăugate.

Queue.png

Coada are următoarele proprietăți:

  1. Datele sunt stocate într-o anumită ordine (se poate spune că un element este plasat înaintea sau după un alt element în structură).
  2. Numărul de elemente ce poate fi stocat de structură este nelimitat sau limitat, în funcție de implementare.
  3. Elementele stocate în coadă sunt de același fel.
  4. Elementele pot fi adăugate doar la unul din capete și extrase doar de la celălalt - primul element inserat este primul care este extras.

Coada suportă următoarele operații de bază:

  1. Interogarea numărului de elemente din coadă.
  2. Verificarea dacă coada este goală.
  3. Verificarea dacă coada este plină (pentru cozi limitate).
  4. Adăugarea unui element în coadă (push).
  5. Extragerea unui element din coadă (pop).
  6. Vizualizarea unui element din coadă fără extragerea acestuia (peek).

Implementarea cozii

Deoarece coada este o particularizare a unei secvențe în care doar o parte din operații sunt expuse utilizatorului, toate implementările de secvențe pot fi utilizate pentru implementări de cozi. Totuși, deoarece STL este implementat pentru eficiență maximă, doar structurile care oferă operații în timp minim sunt expuse pentru utilizarea în cozi: std:list și std::deque. Un deque (Double-Ended Queue) este o structură de date care permite inserția și eliminarea de elemente din ambele capete în timp constant.

Clasa care implementeaza cozi în STL este std::queue, este definită în header-ul queue și folosește implicit un std::deque pentru stocarea datelor:

#include <queue>
#include <cstdio>

int main() {
    std::queue<int> myQueue;
    myQueue.push(10);
    myQueue.push(11);
    myQueue.push(12);
    printf("Stack head is: %d\n", myQueue.front());
    return 0;
}

Dacă doriți să utilizați o listă dublu înlănțuită pentru implementarea de cozi, sintaxa este următoarea:

#include <queue>
#include <list>
#include <cstdio>

int main() {
    std::queue<int, std::list<int>> myListQueue;
    myListQueue.push(10);
    myListQueue.push(11);
    myListQueue.push(12);
    printf("Stack head of my list implemnted queue is: %d\n", myListQueue.front());
    return 0;
}

Crearea unui std::queue

Pentru crearea unei cozi noi, se definește următorul constructor:

/**
 * Constructorul alocă memorie și creeaza un un nou std::queue.
 */
queue();

Exemplu:

#include <queue>
#include <cstdio>

using std::queue;

int main() {
    queue<float> myQueue;
    myQueue.push(0.1);
    printf("Queue is empty: %d\n", myQueue.empty());
    return 0;
}

Interogarea dimensiunii

Pentru interogarea dimensiunii, se definește următoarea funcție:

/**
 * Metoda intoarce numarul de elemente din coada.
 * @return numarul de elemente din coada.
 */
uint32_t size();

Exemplu:

#include <queue>
#include <cstdio>

int main() {
    std::queue<char> charQueue;
    charQueue.push('a');
    charQueue.push('b');
    charQueue.push('c');
    printf("The queue has %u elements!\n", charQueue.size());
    return 0;
}

Adăugarea unui element - push

Pentru adăugarea unui element value în coadă, se definește următoarea funcție:

/**
 * Metoda inserează elementul value în coadă.
 * @param value elementul ce trebuie adăugat.
 */
void push(T value);

Exemplu:

#include <queue>
#include <cstdio>

int main() {
    std::queue<char> charQueue;
    charQueue.push('a');
    charQueue.push('b');
    charQueue.push('c');
    printf("The queue has %u elements!\n", charQueue.size());
    return 0;
}

Eliminarea elementului din vârful cozii - pop

Pentru extragerea unui element din coadă, se definește următoarea metodă:

/**
 * Metoda elimina următorul element din coadă.
 */
void pop();

Exemplu:

#include <queue>
#include <cstdio>

int main() {
    std::queue<char> charQueue;
    charQueue.push('a');
    charQueue.push('b');
    charQueue.push('c');

    printf("Next char is: %c\n", charQueue.front());
    charQueue.pop();
    printf("Next char is: %c\n", charQueue.front());
    charQueue.pop();
    printf("Next char is: %c\n", charQueue.front());
    charQueue.pop();
    return 0;
}

Vizualizarea primului element din coadă - front

Pentru vizualizarea primului element din coadă, fără a-l extrage, se definește următoarea metodă:

/**
 * Metoda întoarce următorul element din coadă, fără a-l extrage.
 * @return următorul element din coadă
 */
T front();

Exemplu:

#include <queue>
#include <cstdio>

int main() {
    std::queue<char> charQueue;
    charQueue.push('a');
    charQueue.push('b');
    charQueue.push('c');

    printf("Next char is: %c\n", charQueue.front());
    charQueue.pop();
    printf("Next char is: %c\n", charQueue.front());
    charQueue.pop();
    printf("Next char is: %c\n", charQueue.front());
    charQueue.pop();
    return 0;
}

Stiva

Stiva este o structură de date de tip LIFO (Last In First Out), care stochează o colecție de elemente în ordinea în care au fost adăugate.

Stack.png

Stiva are următoarele proprietăți:

  1. Datele sunt stocate într-o anumită ordine (se poate spune că un element este plasat înaintea sau după un alt element în structură).
  2. Numărul de elemente ce poate fi stocat de structură este nelimitat sau limitat, în funcție de implementare.
  3. Elementele stocate în stivă sunt de același fel.
  4. Elementele pot fi adăugate sau extrase doar dintr-un capăt - ultimul element inserat este primul care este extras.

Stiva suportă următoarele operații de bază:

  1. Interogarea numărului de elemente din stivă.
  2. Verificarea dacă stiva este goală.
  3. Verificarea dacă stiva este plină (pentru stive limitate).
  4. Adăugarea unui element în stivă (push).
  5. Extragerea unui element din stivă (pop).
  6. Vizualizarea unui element din stivă fără extragerea acestuia (peek).

Implementarea stivei

În STL, clasa care implementează stiva este std::stack. Ca și coada, această clasă se folosește de o implementare concretă de secvență care poate face operațiile necesare stivei în timp constant. Clasele posibile pentru salvarea datelor unei stive sunt std::vector, std::list și std::deque. Implicit clasa folosită este std::deque.

Crearea unui obiect de tip std::stack

Pentru crearea unei stive noi, se definește următorul constructor:

/**
 * Constructorul alocă memorie și creeaza o noua stiva.
 */
stack();

Exemplu:

#include <stack>
#include <cstdio>
using std::stack;

int main() {
    stack<char> word;
    word.push('c'); 
    word.push('a');
    word.push('s');
    word.push('t');
    word.push('r');
    word.push('a');
    word.push('v');
    word.push('e');
    word.push('t');
    word.push('e');

    while(!word.empty()) {
        printf("%c", word.top());
        word.pop();
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

Interogarea dimensiunii

Pentru interogarea dimensiunii, se definește următoarea metodă:

/**
 * Metoda intoarce numarul de elemente din stiva.
 * @return numarul de elemente din stiva.
 */
uint32_t size();

/**
 * Metoda intoarce true daca stiva este goala.
 * @return  true daca stiva este goala.
 */
bool empty();

Exemplu:

#include <stack>
#include <cstdio>
using std::stack;

int main() {
    stack<char> word;
    word.push('c'); 
    word.push('a');
    word.push('s');
    word.push('t');
    word.push('r');
    word.push('a');
    word.push('v');
    word.push('e');
    word.push('t');
    word.push('e');

    printf("The stack has %u elements!\n", word.size());

    while(!word.empty()) {
        printf("%c", word.top());
        word.pop();
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

Adăugarea unui element - push

Pentru adăugarea unui element value în stivă, se definește următoarea metodă:

/**
 * Metoda inserează elementul value în stivă.
 * @param value elementul ce trebuie adăugat.
 */
void push(T value);

Exemplu:

#include <stack>
#include <cstdio>
using std::stack;

int main() {
    stack<char> word;
    word.push('c'); 
    word.push('a');
    word.push('s');
    word.push('t');
    word.push('r');
    word.push('a');
    word.push('v');
    word.push('e');
    word.push('t');
    word.push('e');

    printf("The stack has %u elements!\n", word.size());

    while(!word.empty()) {
        printf("%c", word.top());
        word.pop();
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

Eliminarea unui element - pop

Pentru eliminarea elementului din vârful stivei, se definește următoarea metodă:

/**
 * Metoda elimina următorul element din stivă.
 */
void pop();

Exemplu:

#include <stack>
#include <cstdio>
using std::stack;

int main() {
    stack<char> word;
    word.push('c'); 
    word.push('a');
    word.push('s');
    word.push('t');
    word.push('r');
    word.push('a');
    word.push('v');
    word.push('e');
    word.push('t');
    word.push('e');

    printf("The stack has %u elements!\n", word.size());

    while(!word.empty()) {
        printf("%c", word.top());
        word.pop();
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

Vizualizarea primului element din stivă - top

Pentru vizualizarea primului element din stivă, fără a-l extrage, se definește următoarea metodă:

/**
 * Metoda întoarce următorul element din stivă, fără a-l extrage.
 * @return următorul element din stivă.
 */
T top();

Exemplu:

#include <stack>
#include <cstdio>
using std::stack;

int main() {
    stack<char> word;
    word.push('c'); 
    word.push('a');
    word.push('s');
    word.push('t');
    word.push('r');
    word.push('a');
    word.push('v');
    word.push('e');
    word.push('t');
    word.push('e');

    printf("The stack has %u elements!\n", word.size());

    while(!word.empty()) {
        printf("%c", word.top());
        word.pop();
    }
    printf("\n");
    return 0;
}