Gestione dinamica di una pila

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1 Gestione dinamica di una pila Una pila o stack è una lista lineare a lunghezza variabile in cui inserimenti (push) ed estrazioni (pop) vengono effettuate ad un solo estremo, detto testa (top) della pila. Questa struttura realizza il principio LIO (Last In irst Out) poiché l'ultimo elemento ad essere stato inserito è anche il primo ad essere estratto, come avviene in una pila di piatti. Le pile sono usate in moltissime applicazioni, ad esempio dai browser per memorizzare l elenco dei siti visitati in modo da consentire il ritorno indietro, nella gestione di un sistema di elaborazione per l esecuzione dei sottoprogrammi, negli editor di testo per memorizzare le operazioni eseguite in modo da permettere di effettuare l operazione di undo. Ogni elemento della pila (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 pila, come lista lineare, può essere, quindi, graficamente rappresentata nel seguente modo : dove : è l ultimo nodo della lista (il primo inserito) è un qualsiasi nodo intermedio è il primo nodo della lista (l ultimo inserito) Gestione dinamica di una pila 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 pila 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 campo puntatore del nuovo nodo prenda il valore di TDL (inizio della lista) e TDL prenda il valore (pnuovo) del puntatore del nodo da inserire. Gestione dinamica di una pila a cura del Prof. Salvatore DE GIORGI pag. 2

3 Usando la precedente convenzione, i due passi possono essere realizzati mediante le seguenti istruzioni : pnuovo -> psucc = TDL TDL = pnuovo 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 pila a cura del Prof. Salvatore DE GIORGI pag. 3

4 Programma in C++ per la gestione dinamica di una pila Il programma per la gestione dinamica di una pila deve prevedere, almeno, le seguenti funzioni : creazione di un nodo; controllo lista vuota; inserimento in testa 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 pila 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 pila 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 pila a cura del Prof. Salvatore DE GIORGI pag. 6

7 Inserimento di un nodo (push) in testa unzione InserimentoT CreaNodo() tdl NULL pnuovo->psucc=tdl tdl = pnuovo Return void InserimentoT(void) CreaNodo(); if (tdl!= NULL) pnuovo->psucc=tdl; tdl = pnuovo; // se la lista non è vuota // il punt. di inizio lista viene inserito nella // parte punt. del nuovo nodo // il punt. del nuovo nodo diventa, comunque, il // punt. di inizio lista return; Gestione dinamica di una pila 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 pila 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 pila 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 pila 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 pila oppure direttamente da : Gestione dinamica di una pila a cura del Prof. Salvatore DE GIORGI pag. 11