Gestione dinamica di una coda

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1 Gestione dinamica di una coda Una coda o queue è una lista lineare a lunghezza variabile in cui l'inserimento di nuovi elementi (push) viene effettuato ad un estremo (fondo o rear) e l'estrazione degli elementi (pop) all'altro estremo (testa o front). La coda è una struttura che realizza il principio IO (irst In irst Out) perché gli elementi possono essere estratti solo nell'ordine in cui sono stati inseriti, così come avviene in una coda di persone davanti ad uno sportello. La gestione di questo tipo di struttura è utilizzata in ambito informatico, per esempio, dal sistema operativo nella gestione di più stampe sulla stessa stampante. Se si richiedono più stampe, esse vengono eseguite nell ordine in cui sono state richieste: la prima stampa inviata sarà la prima effettivamente stampata (first in, first out). Per realizzare questo meccanismo il sistema operativo gestisce una coda di SPOOL. Ogni elemento della coda (nodo) è costituito da due campi : un campo (inf) contenente l informazione (dato) e un campo (psucc) contenente il puntatore (indirizzo) dell elemento successivo. Ogni nodo è accessibile mediante il suo puntatore (p) : I due campi sono, convenzionalmente, indicati e distinti da : p -> inf per il campo informazione e da p -> psucc per il campo contenente il puntatore all elemento successivo. Una coda, come lista lineare, può essere, quindi, graficamente rappresentata nel seguente modo : dove : è l ultimo nodo della lista (l ultimo inserito) è un qualsiasi nodo intermedio è il primo nodo della lista (il primo inserito) Gestione dinamica di una coda a cura del Prof. Salvatore DE GIORGI pag. 1

2 e dove : inf1,inf2,inf3,.infn rappresentano il campo informazione del nodo; p1, p2,p3, rappresentano il puntatore al nodo successivo; null è un valore simbolico del puntatore che individua la fine della lista; TDL è un puntatore esterno che individua il primo elemento della lista. Operazioni con la coda Operazione di Inserimento (Push) Data la lista : per effettuare un inserimento si devono effettuare i seguenti passi : 1) creare un nuovo nodo : dove : pnuovo è il nuovo puntatore assegnato al nodo. 2) assegnare opportunamente i valori ai puntatori in modo che il puntatore del nuovo nodo (pnuovo) venga assegnato alla parte puntatore dell ultimo nodo della lista. Per fare questo occorre, partendo dal primo nodo, scorrere tutta la lista fino ad arrivare all ultimo nodo in cui la parte puntatore è uguale a null e, quindi, effettuare l assegnazione precedentemente indicata. Gestione dinamica di una coda a cura del Prof. Salvatore DE GIORGI pag. 2

3 Operazione di Estrazione (Pop) Data la lista : per effettuare una estrazione si deve semplicemente eliminare il primo nodo della lista. Per fare ciò, è sufficiente che il puntatore di inizio lista (TDL) assuma il valore presente nella parte puntatore del primo nodo (il puntatore al secondo nodo della lista deve diventare il puntatore iniziale) : TDL = TDL -> psucc TDL -> psucc è uguale a p1 e, quindi, p1 diventa TDL (il puntatore di inizio lista). Gestione dinamica di una coda a cura del Prof. Salvatore DE GIORGI pag. 3

4 Programma in C++ per la gestione dinamica di una coda Il programma per la gestione dinamica di una coda deve prevedere, almeno, le seguenti funzioni : creazione di un nodo; controllo lista vuota; inserimento in coda di un nodo; estrazione in testa di un nodo; visualizzazione lista completa; ricerca di un nodo; eliminazione della lista. da realizzare, per es., mediante il seguente menù : Analisi dei dati Identificatore Descrizione Tipo Input Output Lavoro nodo struttura dati contenente : struttura inf tipo intero psucc puntatore a nodo numero tdl pnuovo p dato da inserire nel nodo della lista puntatore al primo elemento della lista puntatore del nuovo nodo creato puntatore di comodo per scorrere la lista intero puntatore puntatore puntatore si dati contenuti nei nodi della lista si si si Gestione dinamica di una coda a cura del Prof. Salvatore DE GIORGI pag. 4

5 Definizione ed inizializzazione delle variabili struct nodo int inf; struct nodo *psucc; // parte informazione del nodo (un solo dato) // dato di tipo puntatore alla struttura stessa // contiene l'indirizzo (puntatore) all'elemento // successivo della struttura // nodo *psucc; // dichiarazione semplificata alternativa ; nodo *tdl = NULL; nodo *pnuovo = NULL; nodo *p = NULL; // puntatore al primo elemento della lista // puntatore del nuovo nodo creato // puntatore di comodo per scorrere la lista Creazione di un nodo unzione CreaNodo numero I alloca (pnuovo) pnuovo->inf= numero pnuovo->psucc=null Return void CreaNodo(void) int numero; cout<<"\ndigita il valore da inserire nel nodo...: "; cin>>numero; pnuovo = new nodo; // dall'area heap viene prelevato un indirizzo // ed associato al nodo creato pnuovo->inf=numero; // il numero inserito è posto nella parte // informazione del nodo pnuovo->psucc=null; // nella parte puntatore del nodo viene // inserita la costante NULL return; Gestione dinamica di una coda a cura del Prof. Salvatore DE GIORGI pag. 5

6 Controllo lista vuota unzione Listauota vuota = T tdl = NULL Lista vuota O vuota = Return vuota bool Listauota() bool vuota = true; if (tdl == NULL) // se il punt. di inizio lista è nullo la lista è vuota cout <<" ATTENZIONE!! Lista vuota. "<<endl; vuota = false; return vuota; Gestione dinamica di una coda a cura del Prof. Salvatore DE GIORGI pag. 6

7 Inserimento di un nodo (push) in coda unzione InserimentoC CreaNodo() tdl = NULL p = tdl tdl = pnuovo p->psucc NULL p = p->psucc p->psucc=pnuovo Return void InserimentoC(void) CreaNodo(); if (tdl == NULL) // se la lista è vuota il nodo viene inserito in testa tdl=pnuovo; // il nuovo puntatore diventa il puntatore di inizio lista else // se la lista è piena si scorre fino all'ultimo nodo ed il nuovo puntatore viene inserito // nella parte puntatore dell'ultimo nodo (che diventa il penultimo) p = tdl; // tdl viene assegnato al puntatore di comodo while (p->psucc!= NULL) // ciclo per scorrere la lista fino all ultimo nodo p=p->psucc; // per scorrere la lista // fino ad arrivare all'ultimo nodo in cui nella parte // puntatore si inserisce il puntatore del nuovo nodo p->psucc=pnuovo; return; Gestione dinamica di una coda a cura del Prof. Salvatore DE GIORGI pag. 7

8 Estrazione di un nodo (pop) in testa unzione EstrazioneT Listauota()= T p = tdl tdl = p->psucc p->psucc = NULL tdl = NULL dealloca (p) Return void EstrazioneT(void) if (Listauota() == true) p = tdl; // p puntatore di comodo // se la lista è costituita da un solo nodo si elimina l'intera lista if (p->psucc == NULL) tdl = NULL; else tdl = p->psucc; delete p; return; Gestione dinamica di una coda a cura del Prof. Salvatore DE GIORGI pag. 8

9 isualizzazione lista completa unzione isualizzazione Listauota()= T p = tdl p NULL p -> inf O p = p->psucc Return void isualizzazione(void) if (Listauota() == true) p = tdl; // p (puntatore di comodo) parte da tdl per scorrere tutta la lista while (p!= NULL) cout <<p->inf<<endl; p = p->psucc; return; Gestione dinamica di una coda a cura del Prof. Salvatore DE GIORGI pag. 9

10 Ricerca di un nodo unzione Ricerca Listauota()= T cerca I flag= p = tdl p NULL and flag= p->inf=cerca p = p->psucc flag= T flag = T non trovato O trovato O Return Gestione dinamica di una coda a cura del Prof. Salvatore DE GIORGI pag. 10

11 void Ricerca(void) int cerca; bool flag=false; if (Listauota() == true) cout<<"\n Digita il nodo da ricercare...: "; cin>>cerca; p = tdl; while (p!= NULL && flag == false) if (p->inf == cerca) flag=true; else p = p->psucc; // per scorrere la lista if (flag == true) cout << "\n Nodo trovato!!\n"; else cout << "\n Nodo non trovato\n"; return; Eliminazione della lista if (Listauota() == true) tdl = NULL; // per eliminare la lista è sufficiente // che il puntatore iniziale diventi NULL cout<<"\n Lista eliminata!!\n"; Nota : il programma completo si può consultare (e scaricare) nella sezione : Informatica quarto anno/programmi in C++/Gestione dinamica delle strutture di dati (lista, coda, pila)/gestione di una coda oppure direttamente da : Gestione dinamica di una coda a cura del Prof. Salvatore DE GIORGI pag. 11