Tema 6 Colas Listas

8/19/2019 Tema 6 Colas Listas

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Colas y Listas Enlazadas

ColasListas Enlazadas

Colas doblemenre enlazadas


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Colas

•Una cola se diferencia de una pila en que las operaciones de inserción y

extracción siguen el principio de primero en entrar - primero en salir

(first-in-first-out, FIFO).•Los elementos se pueden insertar en cualquier momento, pero solo el

elemento que ha permanecido el mayor tiempo puede ser extraí do.•Los elementos se insertan (enqueued) al final (rear) y se extraen

(dequeued) desde el frente (front).


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El tipo de Dato Abstracto Cola

•La cola tiene dos métodos fundamentales:

enqueue(o): Inserta objecto o al final de la cola

dequeue(): Extrae el objeto del frente de la cola y lo

devuelve; ocurre un error si la cola está vací a

•Los siguientes métodos de soporte deben ser definidos:

size(): Devuelve el núemro de objetos en la colaisEmpty(): Devuelve un valor lógico que indica si la cola está

vací a

front(): Devuelve, sin eliminar, el objeto del frente de la cola;

ocurre un error si la cola está vac

í a


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Cola basada en Array• Crea una cola usando un array de forma circular.• Se especifica un tamaño máximo N, e.g. N = 1,000.• La cola consiste de un array Q de N-elementos y dos variables enteras:

- f, í ndice del elemento del frente

-r , í ndice del elemento siguiente al final de la cola• “configuración normal”

•Preguntas:

Qué significa f=r?

C ó mo se calcula el

nú mero de elementos en

la cola desde f y r?


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Cola basada en Array (1)

Pseudocódigo

Algoritmo size():

return (N - f + r) mod N

Algoritmo isEmpty():return (f = r)

Algoritmo front():

if isEmpty() then

throw aQueueEmptyException

return Q[f]

Algoritmo dequeue():

if isEmpty() then

throw

QueueEmptyExceptiontemp← Q[f]

Q[f]← null

f← (f + 1) mod N

return temp

Algoritmo enqueue(o):

if size = N - 1 then

throw

QueueFullException

Q[r]← o


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Implementación de una Cola con

una Lista Enlazada Simple Lista Enlazada Simple: Nodos conectados en cadena por enlaces

La cabeza de la lista es el frente de la cola, la cola de la lista es

el final de la cola. Porqué no lo contrario?


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Extración de la Cabeza


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Insertando por la cola


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Colas con finales dobles

Una cola con doble-final, o deque, soporta inserción y extracción desde

el frente y el final.

El Tipo de Dato Abstracto Deque

insertFirst(e): Inserta e al de-inicio de la deque.

insertLast(e): Inserta e al de-final de la deque

removeFirst(): Extrae y devuelve primer elemento

removeLast(): Extrae y devuelve último elemento

Métodos de soporte adicionales:

first()

last()

size()isEmpty()


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El Patrón Adaptor

•El uso de un deque para implementar una pila o cola es un ejemplo

del patrón adaptor. Los patrones Adaptor patterns implementan una

clase mediante el uso de métodos de otra clase.•En general, las clases adaptor especializan clases generales•Dos aplicaciones son:

Especializar una clase general mediante la modificación de

algunos métodos.

Ej: implementaci ó n de una pila con un deque.Especializar los tipos de objetos usados por una clase general.

Ej: Definici ó n de la clase IntegerArrayStack que adapta

ArrayStack para almacenar solo enteros.


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Implementación de Deques con

Listas Doblemente Enlazadas•La eliminación al final de una listaenlazada simple no se puede realizar en

tiempo constante.

•Para implementar una deque, se usa

una lista doblemente enlazada, connodos cabeceros y finales especiales

•Un nodo de una lista doblemente enlazada tiene un enlace next y prev.

Soporta los siguientes métodos:•setElement(Object e)

•setNext(Object newNext)•setPrev(Object newPrev)•getElement()•getNext()•getPrev()

•Mediante el uso de una lista doblemente enlazada, todos los métodos de uncorren en tiempo O(1).


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Implementación de Deques con

Listas Doblemente Enlazadas (1)Cuando se implementan listas doblemente enlazadas, se añaden dos

nodos especiales en los finales de las listas: los nodos header y trailer.•El nodo header va antes del primer elemento de la lista. Tiene un

enlace válido next y null como enlace prev.•El nodo trailer va después del último elemento. Tiene una

referencia prev válida pero una referencia nula en next.

NOTA: los nodos header y trailer son centinelas o nodos

“vacios” porque no guardan

elementos.


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