Listas Encadeadas Prof Frederico Brito Fernandes christusfredbf com

Listas Encadeadas Prof. Frederico Brito Fernandes christus@fredbf. com CONTEÚDO (1) Motivação (2) Definição (3) Operações (4) Comparando Vetores e Listas Ligadas (5) Lista Circular (6) Lista Duplamente Encadeada

(1) Motivação. . . • Prever o número máximo de elementos no vetor durante a codificação – dimensionar o vetor com um número absurdamente alto • isto levaria a um desperdício de memória que é inaceitável em diversas aplicações RESERVAS AÉREAS nome e-ticket 0 1 2 3 . . . nome e-ticket 699 • E se tivermos mais de 700 reservas simultâneas? Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados Frederico Brito Fernandes 2

(1) Motivação Solução • Algumas aplicações requerem a inserção/deleção constantes de elementos • Solução: – Usar listas ligadas Dado / Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados Frederico Brito Fernandes 3

(2) Definição Listas • Uma lista é uma estrutura de dados dinâmica. • O número de nós de uma lista pode variar consideravelmente à medida que elementos são inseridos ou removidos. • A natureza dinâmica de uma lista pode ser comparada à natureza estática de um vetor, cujo tamanho permanece constante. Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados Frederico Brito Fernandes 4

(2) Definição Lista Simplesmente Encadeada • É uma estrutura de dados concreta que consiste de uma seqüência de nós • Cada nó armazena dado nó – O conteúdo do elemento – Uma ligação para o próximo nó A Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados B próximo C Frederico Brito Fernandes D 5

(2) Definição O tipo Nó • Possui os campos de informação • Possui um campo de ligação com o próximo elemento do tipo Nó • As operações sobre nó são: – – Atualiza informação Atualiza próximo Recupera informação Recupera próximo Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados dado Frederico Brito Fernandes próximo nó 6

(2) Definição Exemplo: Reserva Aérea main(){ t. Reserva *cabeca, *segundo. No, *terceiro. No; cabeca = (t. Reserva *) malloc(sizeof(t. Reserva)); cabeca->prox = NULL; • Ex: #include <stdlib. h> #include <stdio. h> typedef struct e. Reserva { char nome[60]; char e_ticket[20]; struct e. Reserva *prox; } t. Reserva; segundo. No = (t. Reserva *) malloc(sizeof(t. Reserva)); cabeca->prox = segundo. No; segundo. No->prox = NULL; struct e. Reserva nome e-ticket terceiro. No = (t. Reserva *) malloc(sizeof(t. Reserva)); segundo. No->prox = aux; terceiro. No->prox = NULL; NULL } t. Reserva cabeca segundo. No nome e-ticket Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados prox nome terceiro. No e-ticket Frederico Brito Fernandes prox nome e-ticket NULL 7

(2) Definição O tipo Lista Encadeada • Possui um campo que referencia o início da lista (também chamado de cabeça da lista) • Possui um campo que representa o número total de nós da lista. • As operações sobre lista encadeada são: – – – Inserir nó no início Inserir nó no fim Inserir nó no meio Remover nó no início Remover nó no fim Remover nó no meio Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados Frederico Brito Fernandes 8

(3) Operações Inserir nó no início da lista 1. Aloque um novo nó 2. Faça o campo próximo do novo nó apontar para o nó cabeça da lista 3. Atualize o campo que aponta para a cabeça para apontar para o novo nó Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados Frederico Brito Fernandes 9

(3) Operações Inserir um nó no fim da lista 1. Localize a cauda da lista 2. Aloque um novo nó 3. Faça o campo próximo do novo nó apontar para null 4. Faça o campo próximo do nó cauda apontar para o novo nó Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados Frederico Brito Fernandes 10

(3) Operações Inserir um nó no meio da lista 1. Use uma variável auxiliar do tipo Nó para localizar o nó “V” após o qual se deseja inserir o novo nó 2. Aloque um novo nó 3. Faça o campo próximo do novo nó apontar para o nó apontado pelo campo próximo do nó “V” 4. Faça o campo próximo do nó “V” apontar para o novo nó V Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados Frederico Brito Fernandes 11

(3) Operações Remover um nó da cabeça da lista 1. Use uma variável auxiliar do tipo Nó para apontar para a cabeça da lista 2. Atualize o campo que aponta para a cabeça da lista para apontar para o próximo nó na lista 3. Desaloque o nó da variável auxiliar. Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados Frederico Brito Fernandes 12

(3) Operações Remover um nó da cauda da lista 1. Use uma variável auxiliar do tipo Nó para localizar o penúltimo nó da lista 2. Use uma outra variável auxiliar do tipo Nó para apontar para a cauda da lista 3. Coloque o campo próximo do penúltimo nó da lista para null 4. Desaloque o último nó Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados Frederico Brito Fernandes 13

(3) Operações Remover um nó do meio da lista 1. Use uma variável auxiliar do tipo Nó para localizar o nó anterior “V” ao nó a ser removido da lista 2. Use uma outra variável auxiliar do tipo Nó para apontar para o nó “W” a ser removido da lista 3. Faça o campo próximo do nó “V” apontar para o nó apontado pelo campo próximo do nó a ser removido da lista 4. Desaloque o nó “W” V Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados W Frederico Brito Fernandes 14

(4) Comparando vetores e listas ligadas Forma de acesso • Um item é acessado numa lista encadeada, percorrendo-se a lista a partir do início, porque não existe relação entre a posição de memória ocupada por um elemento de uma lista e sua posição dentro dessa lista. • Um item é acessado num vetor através de uma única operação (usando o índice) Dado 0 1 2 3 Dado / Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados Frederico Brito Fernandes 15

(4) Comparando vetores e listas ligadas Flexibilidade • Por outro lado o vetor não é uma estrutura de dados muito flexível – É preciso dimensioná-lo com um número máximo de elementos – Se o número de elementos que precisarmos armazenar exceder a dimensão do vetor, teremos um problema – Se o número de elementos que precisarmos armazenar no vetor for muito inferior à sua dimensão, estaremos subutilizando o espaço de memória reservado – Se precisarmos retirar ou inserir um elemento no meio do vetor, teremos de deslocar alguns elementos do vetor Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados Frederico Brito Fernandes 16

(5) Lista Circular • O campo próximo do último nó aponta de volta para o primeiro nó, em vez de apontar para null. • Não tem um "primeiro" ou um "último" nó natural. É preciso estabelecer um primeiro e um último nó por convenção. – Uma variável auxiliar do tipo Nó aponta para o último nó e o nó seguinte se torna o primeiro nó – Se a variável auxiliar do tipo Nó apontar para null então a lista circular está vazia Dado Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados Frederico Brito Fernandes 17

(5) Lista Circular - Limitações • Não se pode atravessar uma lista desse tipo no sentido contrário • Para eliminar um nó de uma lista circularmente ligada, é preciso usar pelo menos uma variável auxiliar do tipo Nó – A solução é usar Lista Duplamente Encadeada Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados Frederico Brito Fernandes 18

(6) Lista Duplamente Encadeada • O encadeamento simples também dificulta a retirada de um elemento da lista – Temos que percorrer a lista, elemento por elemento, para encontrarmos o elemento anterior àquele queremos eliminar. • A solução é usar uma lista duplamente encadeada Dado Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados Frederico Brito Fernandes 19

(6) Lista Duplamente Encadeada ant • Cada nó armazena : – O conteúdo do elemento – A ligação para o próximo nó – A ligação para o nó anterior Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados Frederico Brito Fernandes prox dado nó 20

(6) Lista Duplamente Encadeada Inserir novo elemento na lista p A B C X p A Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados B Frederico Brito Fernandes q q X C 21

(6) Lista Duplamente Encadeada Remover elemento na lista p A B C D p E E D A Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados B C Frederico Brito Fernandes E 22

(6) Lista Duplamente Encadeada Exercício • Escreva o pseudo-código para as operações de inserir e remover um elemento em lista duplamente encadeada Estrutura, Pesquisa e Ordenação de Dados Frederico Brito Fernandes 23