FONDAMENTI DI INFORMATICA II Ingegneria Gestionale a a

FONDAMENTI DI INFORMATICA II Ingegneria Gestionale a. a. 2001 -2002 - 4° Ciclo Liste 1

Liste Una lista è una struttura dati (formata da elementi dello stesso tipo e collegati insieme) la cui lunghezza può variare dinamicamente. I suoi elementi sono variabili dinamiche vengono creati e/ o distrutti a tempo di esecuzione producendo una struttura dati che cresce o diminuisce a seconda delle esigenze del programma in esecuzione. 2

Liste Ogni elemento di una lista è definito come una struttura costituita da uno o più campi dati e da un campo puntatore contenente l’indirizzo dell’elemento successivo. struct elem { int info; elem * succ ; } ; 3

Liste Ogni lista è definita da una variabile puntatore che punta al primo elemento della lista. Nel caso di assenza di elementi (lista vuota) tale variabile puntatore assume valore NULL. In una lista il campo puntatore dell’ultimo elemento assume sempre valore NULL. 4

Liste lis->info Dati Puntatore alla lista lis->next Dati Puntatore al successivo struct rec { int info; rec *next; }; Dati 0 Ultimo elemento 5

Liste Allocazione dinamica di liste L’allocazione dinamica della memoria si presta alla gestione di liste di oggetti , quando il loro numero non é definito a priori. Queste liste possono aumentare e diminuire di dimensioni dinamicamente in base al flusso del programma, e quindi devono essere gestite in un modo più efficiente dell’allocazione di memoria permanente sotto forma di array 6

Liste Inserimento in testa: rec *tempp= new rec; tempp->info= dato; tempp->next= lis; tempp dato lis tempp 0 dato lis= tempp; tempp 0 dato lis 0 7

Liste Estrazione dalla testa: rec *tempp= lis; tempp lis 0 tempp lis= lis->next; lis 0 tempp->next= NULL; lis 0 0 8

Liste Strutture concatenate: Una struttura é detta concatenata quando é costituita, oltre che dai suoi normali membri , anche da uno o più membri aggiuntivi, dichiarati come puntatori alla struttura stessa. struct rec {int info; rec* next; }; La definizione di una struttura concatenata é di solito accompagnata da un certo numero di funzioni , che hanno il compito di gestirla , cioè eseguire le operazioni di inserimento , di eliminazione e di ricerca di oggetti. 9

Liste concatenate: Una lista concatenata (linked list) é un insieme di oggetti, caratterizzati dal fatto di essere istanze di una struttura concatenata. In ogni oggetto , i membri puntatori alla struttura contengono l’ indirizzo di altri oggetti della lista , creando così un “legame” fra gli oggetti e rendendo la stessa lista “percorribile”, anche se gli oggetti non sono allocati consecutivamente in memoria. Se la struttura possiede un solo membro puntatore a se stessa, la lista é detta single-linked , se ne possiede 10 due, é detta double-linked.

Liste Operazioni su liste: • Creazione della lista (vuota) • Inserimento in lista • Inserimento in testa • Inserimento in coda • Inserimento in una posizione specifica • Eliminazione di un nodo dalla lista • Estrazione da lista • Lettura di una lista • Stampa di una lista • Cancellazione di una lista 11

Liste Creazione della lista: Per creare una lista, basta definirla, ovvero è sufficiente creare il modo di riferirsi ad essa. L’unica cosa che esiste sempre della lista è la sua testa (o radice) ossia il puntatore al suo primo elemento. Questa è l’unica componente allocata staticamente ed è inizializzata a NULL poiché all’inizio non punta a niente in quanto non ci sono elementi. Puntatore Es. : alla lista lis NULL rec* lis= NULL ; lista 12

Liste Creazione di un nuovo nodo: La creazione di un nuovo nodo (in qualunque fase dell’esistenza di una lista) avviene creando una nuova istanza della struttura tramite allocazione dinamica, utilizzando di solito un puntatore d’appoggio ( tempp ) Es. : rec* tempp = new rec; tempp info next 13

Liste Assegnazione di valori ai campi dati: L’assegnazione di valori ai campi dati si ottiene dereferenziando il puntatore al nodo e accedendo ai singoli dati, ovvero utilizzando direttamente l’operatore -> Es. : tempp-> info= 7; tempp 7 info next 14

Liste Inserimento in lista: Le operazioni di inserimento di un elemento (ed analogamente quelle di cancellazione) possono avvenire secondo diverse modalità, (ovvero in diverse posizioni della lista) assumendo di volta in volta caratteristiche specifiche. 15

Liste Inserimento di un nuovo elemento: In ogni caso l’inserimento di un nuovo elemento nella lista prevede sempre i seguenti passi: 1) Creazione di un nuovo nodo 2) Assegnazione di valori ai campi dati 3) Collegamento del nuovo elemento alla lista esistente • aggiornamento del campo puntatore del nodo • aggiornamento dei puntatori della lista Queste due ultime operazioni caratterizzeranno la 16 tipologia dell’inserimento

Liste Inserimento in testa: Le operazioni di collegamento per l’inserimento in testa, utilizzano il riferimento esplicito alla testa di lista (il puntatore alla lista lis). • Il campo next del nuovo nodo punterà allo stesso valore di lis • lis punterà al nuovo nodo tempp-> next= lis; lis= tempp; Valido anche per l’inserimento iniziale ( la lista è vuota) 17

Inserimento in testa: Tempp Liste Tempp dato lis tempp 0 tempp->next= lis; dato lis 0 lis dato 0 Tempp lis dato 0 0 lis= tempp; tempp lis dato Tempp 0 lis 18

Inserimento in coda: Liste L’inserimento in coda è più complesso, in quanto non abbiamo un puntatore esplicito all’ultimo elemento, ma dobbiamo prima scorrere la lista per cercarlo. Supponiamo di averlo trovato e che sia il puntatore p: Il campo next del nuovo nodo punterà a NULL (in quanto è l’ultimo) Il campo next dell’ex ultimo nodo punterà al nuovo nodo. Es. : tempp-> next= NULL; p-> next= tempp; 19

Liste Ricerca dell’ultimo elemento: Per cercare l’ultimo elemento, possiamo scorrere la lista tramite un puntatore ausiliario p , inizializzato a lis. Es: rec* p= lis; while (p-> next != NULL) p= p->next; Questa ricerca non può però applicarsi a liste vuote! 20

Liste Ricerca dell’ultimo elemento: La condizione ( p-> next != NULL ) nel caso la lista sia vuota conduce ad un errore fatale in quanto p ha il valore NULL e quindi non consente l’accesso ad alcuna struttura. lis 0 p p-> next lis 0 p-> next= ? ? Questo è un tipico errore che si fa nella gestione delle strutture dinamiche!!! 21

Liste Ricerca dell’ultimo elemento: La procedura corretta è: rec* p= lis; while (p!= NULL && p-> next !=NULL) p= p->next; lis 0 p 0 p-> next 22

Inserimento in coda: Liste tempp->next= p; (o NULL) lis 0 p tempp dato 0 p->next= tempp; p-> next lis 0 p 0 tempp lis p p dato 0 0 dato 0 lis= tempp; lis tempp dato tempp 0 23

Liste Inserimento in una posizione specifica: L’inserimento in una posizione specifica richiede preventivamente l’individuazione di tale posizione all’interno della lista e dipende dalla condizione che si vuole verificare, per cui dobbiamo prima scorrere la lista per determinarla. Vediamo ad esempio come comportarsi per inserire i valori in ordine crescente. 24

Liste Inserimento ordinato dei valori: Nel caso di inserimento in ordine crescente, la lista risultante deve rimanere in ogni momento ordinata. Pertanto, all’inserimento di un nuovo valore, si dovrà scorrere la lista fino alla posizione corretta per l’inserimento (fin quando cioè il campo info dei nodi esistenti risulta minore del dato da inserire). 25

Liste Ricerca di un elemento qualsiasi: La condizione più sicura da utilizzare in una ricerca è riferirsi direttamente al puntatore all’elemento nella condizione di scorrimento. In tal modo però si sorpassa l’elemento cercato. Per questo nella ricerca della posizione di inserimento si usano di solito due puntatori, p e q, che puntano rispettivamente all’elemento precedente e al successivo. Es: rec* q= lis; rec* p= lis; while (q != NULL && q-> info < tempp-> dato) {p= q; q= q-> next; } 26

Liste Ricerca di un elemento qualsiasi: rec* q= lis; rec* p= lis; while (q != NULL && q-> info < tempp-> dato) {p= q; q= q-> next; } tempp 7 lis 2 8 10 0 2 5 6 p q lis 0 p q 0 27

Liste Casi particolari: rec* q= lis; rec* p= lis; while (q != NULL && q-> info < tempp-> dato) {p= q; q= q-> next; } tempp 7 lis 8 9 10 0 p q Se all’uscita del while si ha q= =lis, allora p non è il puntatore all’elemento precedente. 28

Liste Inserimento ordinato dei valori: Quindi nel caso generale: tempp-> next = q; p-> next = tempp; ma se q== lis (inserimento in testa) lis= tempp 29

Liste Inserimento ordinato dei valori: tempp->next= q; tempp 7 lis 2 8 10 0 p q p->next= tempp; tempp 7 lis 2 p q 30

Liste Eliminazione di un nodo dalla lista: L’eliminazione di un nodo dalla lista prevede: • Ricerca del nodo da eliminare (se necessaria) • Salvataggio del nodo in una variabile ausiliaria (per passo 4) • Scollegamento del nodo dalla lista (aggiornamento dei puntatori della lista) • Distruzione del nodo (deallocazione della memoria) In ogni caso, bisogna verificare che la lista non sia già vuota! If (lis != NULL) …. 31

Liste Ricerca del nodo da eliminare: Dipende dalle esigenze del programma. Come per l’inserimento, il caso più semplice è costituito dall’eliminazione del nodo di testa, in quanto esiste il puntatore lis a questo elemento. Negli altri casi, si procede come per l’inserimento 32

Liste Scollegamento del nodo dalla lista: Individuato il nodo, bisogna evitare che la sua rimozione spezzi la lista. lis 0 In generale, è necessario aggiornare il puntatore next dell’elemento precedente. 33

Liste Eliminazione del nodo di testa: Bisogna aggiornare il puntatore alla testa lis che dovrà puntare al nodo successivo a quello da eliminare. rec* tempp= lis; (salvataggio nodo da eliminare) lis = tempp-> next; (aggiornamento lista) delete tempp; (distruzione nodo) 34

Liste Eliminazione del nodo di coda: Bisogna aggiornare il campo next relativo al penultimo nodo, che ora diventa l’ultimo (e quindi assume valore NULL). Per la ricerca dell’ultimo elemento si usano due puntatori p e q , che puntano rispettivamente al penultimo e all’ultimo elemento. La condizione sarà: rec* q= lis; rec* p= lis; while (q != NULL && q-> next != NULL) {p= q; q= q-> next; } Casi particolari: l’elemento da eliminare è l’unico della lista. 35

Liste Eliminazione del nodo di coda: rec* q= lis; rec* p= lis; while (q != NULL && q-> next != NULL) {p= q; q= q-> next; } lis 0 p q Se all’uscita del while si ha q= =lis, allora p non è il puntatore all’elemento precedente. lis 0 p q 36

Liste Eliminazione del nodo di coda: tempp lis rec *tempp= q; 0 p q tempp p->next= tempp->next; oppure: p->next= NULL; lis 0 0 p q 37

Liste Eliminazione del nodo di coda: tempp lis rec* tempp= q; 0 p q Lis= tempp->next; oppure lis= NULL; tempp lis 0 0 p q 38

Liste Lettura di una lista da tastiera rec* Leggi. Lista. R() { int val; cin >> val; if (val == 0) return NULL; else { rec* l = new rec; l-> info = val; l-> next = Leggi. Lista. R(); return l; } } Lettura lista Versione ricorsiva rec* Leggi. Lista. I( ) { int val; cin >> val; if (val == 0) return NULL; else { rec* l = new rec; l-> info = val; rec* ll = l; cin >> val; while (val != 0) { ll-> next = new rec; ll = ll-> next; ll-> info = val; cin >> val; } ll-> next = NULL; return l; } } Lettura lista Versione 39 iterativa

Stampa di una lista Liste void Stampa. Lista. R( rec* l) { if (l == NULL) cout << endl; else { cout << l-> info << ’ ’; Stampa. Lista. R( l-> next); } } Stampa lista Versione ricorsiva void Stampa. Lista. I( rec* l) { while (l != NULL) { cout << l-> info << ’ ’; l = l-> next; } cout << endl; } Stampa lista Versione iterativa 40

Liste Cancellazione di una lista void Cancella. Lista. R( rec*& l) { if (l != NULL) { Cancella. Lista. R( l-> next); delete l; l = NULL; } } Cancellazione Lista Versione ricorsiva void Cancella. Lista. I( rec*& l) { while (l != NULL) { rec* ll = l; l = l-> next; delete ll; } l = NULL; } Cancellazione lista Versione iterativa 41

Esempio #include <iostream. h> struct rec { int info; rec* next; }; void main() { rec* lis; lis = Leggi. Lista. R(); Stampa. Lista. R( lis); Cancella. Lista. R( lis); lis = Leggi. Lista. I(); Stampa. Lista. I( lis); Cancella. Lista. I( lis); } Liste Programma chiamante 42

Inserimento in lista void instesta( rec*& lis, int a) { rec* p = new rec; p-> info = a; p-> next = lis; lis = p; } Inserimento in testa Liste void insfondo( rec*& lis, int a) { rec* p = lis; for (rec* q = p; q != NULL; q = q-> next) p = q; q = new rec; q-> info = a; q-> next = NULL; if (p != NULL) p-> next = q; else lis = q; } Inserimento in coda 43

Liste Inserimento in ordine crescente (campo info) void inscresc( rec*& lis, int a) { rec* p = lis; for (rec* q = p; q != NULL && q-> info < a; q = q-> next) p = q; rec* r = new rec; r-> info = a; r-> next = q; if (q != lis) p-> next = r; else lis = r; } Inserimento in ordine crescente 44

Estrazione da lista Liste BOOL esttesta( rec*& lis, int& a) { rec* p = lis; if (lis != NULL) { a = lis-> info; lis = lis-> next; delete p; return T; } return F; } Estrazione dalla testa 45

Estrazione da lista Liste BOOL estfondo( rec*& lis, int& a) { rec* p = lis; if (lis != NULL) { for (rec* q = p; q-> next != NULL; q = q-> next) p = q; a = q-> info; if (q == lis) lis = NULL; else p-> next = NULL; delete q; return T; } return F; } Estrazione dal fondo 46

Estrazione da lista Liste BOOLEAN togli( rec*& lis, int a) { rec* p = lis; for (rec* q = p; q != NULL && q-> info != a; q = q-> next) p = q; if (q != NULL) { if (q == lis) lis = p-> next; p-> next = q-> next; delete q; return T; } return F; } Estrazione di un elemento specifico 47

Liste Inserimenti in versione ricorsiva void insfondo. R( rec*& lis, int a) { if (lis != NULL) insfondo. R( lis-> next, a); else { rec* p = new rec; p-> info = a; p-> next = NULL; lis= p } } Inserimento in fondo Versione ricorsiva void inscresc. R( rec*& lis, int a) { if (lis != NULL && lis-> info < a) inscresc. R( lis-> next, a); else { rec* p = new rec; p-> info = a; p-> next = lis; lis= p } } Inserimento in ordine 48 Versione ricorsiva

Liste Estrazioni in versione ricorsiva BOOL estfondo. R( rec*& lis, int& a) { if (lis != NULL) { if (lis-> next != NULL) return estfondo. R( lis-> next, a); else { a= lis-> info; delete lis; lis = NULL; return T; } } else return F; } Estrazione dal fondo Versione ricorsiva BOOL togli. R( rec*& lis, int a) { if (lis != NULL) { if (lis-> info != a) return togli. R( lis-> next, a); else { rec* p = lis; lis = lis-> next; delete p; return T; } } else return F; } Estrazione di un elemento specifico - Versione 49 ricorsiva