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Argomenti della lezione

Tipi di dato astratti Strutture dati elementari

• Liste—Implementazione di liste in Java

• Stack• Code

Esempi di applicazione

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Tipo di dato astratto

Tipo di dato astratto o ADT (Abstract Data Type): insieme di oggetti e insieme di operazioni definite su di esso

Es.: lista con operazioni di inserimento e cancellazione

Attenzione: l’ADT specifica cosa fa ogni operazione, non come

In Java: Rappresentazione con interfaccia Implementazione con classe

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Liste in Java/2

Interfaccia List Rappresenta una collezione ordinata di

elementi Ammette duplicati Implementazioni: classi LinkedList, ArrayList e Vector

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Liste in Java/3

Classe LinkedList

Realizza una lista doppiamente concatenata

Puntatori a inizio e fine della lista

Classe ArrayList

Realizza lista mediante array

Dimensione puo’ essere variata dinamicamente.

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Classe LinkedList

LinkedList: realizza una lista come generica lista doppiamente concatenata.

Costruttore• LinkedList LinkedList(): costruttore

Metodi principali: • void add(Object o): inserisce alla fine della lista• void addFirst(Object o): inserisce in testa alla lista• Object removeFirst(): elimina all’inizio della lista• Object removeLast(): elimina alla fine della lista• Object remove(int pos): rimuove l’oggetto in posizione

pos• Object getFirst(): restituisce il primo oggetto• Object getLast(): restituisce l’ultimo oggetto• Object get(int pos): restituisce l’oggetto in posizione

pos• Iterator iterator(): restituisce un Iterator sulla lista

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Classe ArrayList

Corrisponde all’implementazione con array

Costruttore• ArrayList ArrayList() :

costruisce lista vuota Metodi principali:

• Simili a quelli di LinkedList • Fornisce anche metodi per la modifica

delle dimensioni dell’array

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Iteratori

Sono oggetti che implementano l’interfaccia Iterator

Servono a scorrere sequenzialmente oggetti di tipo Collection (quindi anche liste)

Esempio:...

LinkedList myList = new LinkedList();

....

Iterator myIterator = myList.iterator();

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Iteratori/2

myIterator permette di scorrere gli elementi di myList

Metodi:• Object next(): restituisce l’elemento successivo

della lista• boolean hasNext(): vero se la lista contiene altri

elementi• void remove(): elimina dalla lista l’elemento

corrente E’ solamente un oggetto di ausilio per scorrere

la lista Si può ovviamente scorrere la lista

direttamente usando gli indici

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Classe Vector

E’ simile ad ArrayListI metodi sono simili a quelli di ArrayList

E’ una classe sincronizzata• E’ consigliabile usarla quando più

thread che accedono alla stessa struttura dati

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Classe Vector/2

Array:

Possono contenere tipi di dati primitivi

Dimensione fissa Pochi metodi ma

maggiore efficienza

Classe Vector

Contiene Object. I tipi di dati primitivi devono essere convertiti mediante gli opportuni wrapper.

Gestione flessibile dello spazio di memoria.

Gran numero di metodi a scapito dell'efficienza

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Esempi di uso della classe Vector e dell’interfaccia Iterator

......Vector v = new Vector();

String st = br.readLine(); // br BufferedReader

while (st != null) {v.addElement(st); st = br.readLine();

} System.out.println();

Iterator it = v.iterator(); while (it.hasNext())

System.out.println(it.next());......

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Vector di tipi di dato primitivi.......

Vector v = new Vector();

String st = br.readLine(); // br BufferedReader

while (st != null) {int num = Integer.parseInt(st); v.addElement(new Integer(num)); st = br.readLine();

} System.out.println();

Iterator it = v.iterator(); while (it.hasNext())

System.out.println(it.next());........

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Tipo astratto Pila Lista nella quale inserimenti e cancellazioni avvengono solo

in testa (disciplina LIFO).

Operazioni sempre presenti

• push(el): inserisce l'elemento specificato da el in cima alla

pila

• pop(): elimina l'elemento in cima alla pila

• top(): restituisce l'elemento in cima alla pila senza

cancellarlo dalla lista

• isEmpty(): verifica se la pila è vuota

Altre operazioni

• clear(): elimina tutti gli elementi dalla pila

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Implementazione del tipo Pila

Realizzazione tramite Array

Liste: realizzazione tramite lista

concatenata

A0

A1

Ai top = i

A0 A1 Ai AN

top

Start

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Implementazione Java con Vectorpublic class Stack {

private java.util.Vector pool= new java.util.Vector();

public Stack(){ } public Stack(int n){ pool.ensureCapacity(n) } public void clear(){ pool.clear(); } public boolean isEmpty(){ return pool.isEmpty(); }

public Object topEl(){ return

pool.lastElement(); } public Object pop(){

return pool.remove(pool.size()-1);

} public void push(Object el){

pool.addElement(el); }

}

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Implementazione tramite LinkedListpublic class LLStack { private list= new

java.util.LinkedList();

public LLStack(){ } public void clear(){ list.clear(); } public boolean isEmpty(){ return

list.isEmpty(); } public Object topEl(){ return

list.getLast(); }

public Object pop(){ return list.removeLast(); } public void push(Object el){ list.add(el); } public String toString(){ return list.toString(); } }

Attenzione: java.util.Stacknon realizza una vera pila (cisono operazioni in più)

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Tipo astratto coda Lista nella quale gli inserimenti avvengono in

coda e le cancellazioni (estrazioni) in testa (disciplina FIFO)

Operazioni sempre presenti• isEmpty(): verifica se la coda è vuota• enqueue(el): inserisce l'elemento

specificato da el alla fine della coda• dequeue(): elimina il primo elemento della

coda• firstEl(): restituisce il primo elemento

della coda senza eliminarlo Altre operazioni

• clear(): elimina tutti gli elementi dalla coda

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Implementazione di code con array

A0 A1 A2 AN-3 AN-2 AN-1

testa coda

Elemento non usato

enqueue -> coda = coda + 1 (mod N)dequeue -> testa = testa + 1 (mod N)

Se (coda == testa – 1 mod N) coda pienaSe (coda == testa) coda vuota (un solo elemento presente)

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Implementazione di coda con Array circolare first: indice del primo elemento - testa last: indice dell'ultimo - coda size: numero di elementi dell'array

public class ArrayQueue {private int first, last, size; private Object[] storage; private static final int DEFAULTSIZE = 100;

// metodi nella prossima slide

Algoritmi e strutture dati 28

Implementazione di coda con Array circolare/2

public ArrayQueue(){this(DEFAULTSIZE);

}public ArrayQueue(int n){ size = n;storage = new Object[size];first = last = -1;

} public boolean isFull(){ return ((first == 0) && (last == size - 1)) ||

(first == last + 1); } public boolean isEmpty(){ return first == -1;

}

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Implementazione di coda con Array circolare/3

public void enqueue(Object el){if(!isFull())if ((last == size - 1) || (last == -1)) { storage[0] = el; last = 0; if (first == -1) //caso coda vuotafirst=0;

} else storage[++last] = el; }

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Implementazione di coda con Array circolare/4

public Object dequeue(){ Object tmp = null; if(!isEmpty()) {tmp = storage[first];if (first == last) // caso unico elementolast = first = -1;

else if (first == size - 1) first = 0; else first++; }

return tmp; // Restituisce null se coda vuota}

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Implementazione di coda con Array circolare/5

public void printAll(){ if(isEmtpy())

System.out.println("Coda vuota."); else {int i = first;do {

System.out.print(storage[i] + " "); i = (i + 1) % size; } while(i != ((last + 1) % size)); System.out.println(); }}

} // fine classe ArrayQueue

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Implementazione di una coda con lista concatenata

public class QueueNode { protected Object info; protected QueueNode next = null; public QueueNode(Object el) { info = el; }}

public class Queue {private QueueNode head, tail;public Queue() {

head = tail = null; }

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Implementazione di una coda con lista concatenata/2

public boolean isEmpty() { return head == null; }public void clear() {

head = tail = null; }public Object firstEl() {

return head.info; }

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Implementazione di una coda con lista concatenata/3

public void enqueue(Object el) { QueueNode q = new QueueNode(el);if (!isEmpty()) {

tail.next = q; tail = tail.next; } else head = tail = q;

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Implementazione di una coda con lista concatenata/4public Object dequeue() {// cancella il nodo in

// testa e restituisce il campo info if (!isEmpty()) { Object el = head.info; if (head == tail) // un solo nodo?head = tail = null;

else head = head.next; return el;

} else return null; } // fine metodo dequeue

} // fine classe Queue

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Riconoscimento di stringhe parenteticamente corrette La stringa vuota è parenteticamente

corretta Se P1, P2 e P3 sono corrette, allora lo è

anche P1(P2)P3, P1[P2]P3 o P1{P2}P3

Es.:• ab(ax)[(b)du{(mb)}] è corretta• a(ax)[c e a){b(e} non sono corrette

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Algoritmo (solo un tipo di parentesi)

Algorithm stringAnalyzerbalanced = true;S = <Leggi la stringa>c = <primo carattere di S>count = 0;while ((! <fine di S>) && (count >= 0)) {

if (c == ‘(’) count++;

else if (c == ‘)’) count--;

c = <prossimo carattere di S>}if ((fine di S) && (count != 0))

balanced = false;

Provare a implementare il riconoscimento con parentesi di qualunque tipo.

Es.:- fg{([{ab(vc)g}kj])

} è corretta- gh{(df[ghj]}gh)hj

non è corretta

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Algoritmo (caso generale)

Usa uno stack Se arriva ‘(‘, ‘[‘ o ‘{‘

inseriscila nello stack Se arriva ‘)‘, ‘]‘ o ‘}‘

confrontala con l’elemento affiorante

• Se non corrispondono allora la stringa non è bilanciata

Se si esamina la stringa fino alla fine e lo stack non è vuoto la stringa non è bilanciata. Es.: (((er[])

( [

()

]