Abstraktní datové typy FRONTA

Transkript

1 Abstraktní datové typy FRONTA Fronta je lineární datová struktura tzn., že ke každému prvku s výjimkou posledního náleží jeden následník a ke každému prvku s výjimkou prvního náleží jeden předchůdce. Do fronty se vkládají prvky na konci a odebírají se na začátku (např. fronta nakupujících v obchodě), prvky jsou rušeny ve stejném pořadí, v jakém jsou do fronty vkládány (první dovnitř-první ven). Obr. č. 1 ven dovnitř 1 2 Frontu můžeme implementovat buď pomocí pole nebo pomocí lineárního seznamu. V případě implementace lineární seznamem se pak jedná o dynamickou datovou strukturu. 1. Operace na frontě - CREATE(Q) - vytvoří prázdnou frontu Q - FRONT(Q) - vrátí první prvek fronty Q - APPEND(x, Q) - vloží prvek x na konec fronty Q - SERVE(Q) - vymaže první prvek z Q - EMPTY(S) - vrátí TRUE, je-li fronta prázdná, jinak vrátí False 1

2 2. Implementace lineárním seznamem Při implementaci fronty lineárním seznamem vkládáme nový prvek vždy za prvek poslední. Abychom nemuseli pokaždé procházet celým seznamem pomocí pomocného ukazatele, deklarujeme dva ukazatele, jeden bude ukazovat na první vložený prvek (zacatek) a druhý na prvek poslední (konec). Ukazatel posledního prvku ukazuje NIL. Obr. č. 2 Fronta-lineární seznam zacatek konec NIL Deklarace: type PFronta = ^fronta; Fronta = record cislo: Integer; dalsi: Fronta; var zacatek, konec: PFronta; a) Vytvoření prázdné fronty CREATE Fronta je prázdná pokud neobsahuje žádný prvek, začátek i konec nastavíme na NIL. Procedure CREATE(q: PFronta); zacatek konec zacatek:= nil; konec:= nil; nil 2

3 b) Ověření, zda je fronta prázdná EMPTY Abychom mohli provádět další operace s frontou, musíme zjistit zda je fronta prázdná, nebo zda obsahuje nějaký prvek. Vycházíme z předpokladu, že pouze pokud je fronta prázdná, tak začátek ukazuje na NIL. function Je_EMPTY: Boolean; // Je_EMPTY=> je prázdná result:=zacatek=nil c) Vložení nového prvku do fronty - APPEND V případě vložení nového prvku do fronty, musíme rozlišit zda se jedná o prázdnou frontu, nebo o frontu, která již nějaký prvek obsahuje. V prvním případě vkládáme prvek na začátek fronty, v tom druhém za prvek vložený do fronty naposled, označený ukazatelem konec viz. obr. č. 3. Procedure APPEND(i: Integer; var q:pfronta); new(q); q^.cislo:=i; if Je_EMPTY then q^.dalsi:=nil; fronty else zacatek:=q; konec:=q konec^.dalsi:=q; konec:=q; konec^.dalsi:=nil // vložení prvku na začátek v případě prázdné // vložení prvku na konec fronty 3

4 Obr. č. 4 - přidání prvku do fronty zacatek konec q NIL d) Zrušení prvního prvku fronty SERVE Pokud fronta obsahuje pouze jeden prvek, zrušíme prvek na který ukazuje začátek. V opačném případě přiřadíme na začátek fronty pomocný ukazatel (q), ukazatel na začátek (zacatek) posuneme na další prvek a prvek na který ukazuje pomocný ukazatel zrušíme. procedure SERVE(q: PFronta); if not Je_EMPTY then if zacatek=konec then dispose(zacatek); zacatek:=nil; konec:=nil else q:=zacatek; zacatek:=zacatek^.dalsi; dispose(q); Obr. č. 5 - odebrání prvku z fronty zacatek konec q NIL 4

5 e) První prvek fronty FRONT Funkce Front je velmi jednoduchá, protože známe první prvek fronty. Ukazuje na něj ukazatel zacatek. function Front: Integer; // vrátí hodnotu prvního prvku result:= zacatek^.cislo; f) Výpis fronty procedure TForm1.Button6Click(Ser: TObject); // výpis fronty var q:pfronta; Memo1.Lines.Clear; q:=zacatek; while q<>nil do Memo1.Lines.Add(IntToStr(q^.cislo)); q:=q^.dalsi procedure TForm1.Button3Click(Ser: TObject); // výpis vloženého prvku var q: PFronta; App(StrToInt(Edit1.Text),q); Button4Click(Ser); Button6Click(Ser); procedure TForm1.Button5Click(Ser: TObject); var q: PFronta; Serve(q); Button4Click(Ser); Button6Click(Ser); // vypíše frontu bez odebraného prvku 5

6 procedure TForm1.Button4Click(Ser: TObject); // vypíše hodnotu prvního prvku if not Je_EMPTY then Label2.Caption:=('První prvek má hodnotu '+IntToStr(FRONT)) else Label2.Caption:=('Fronta neobsahuje žádný prvek') 6