Dagens tema INF1010 INF1010 INF1010 INF1010

Transkript

1 I eksemplene om lister og binære trær har vi hittil hatt pekerne inne i objektene i strukturen. ( Innbakt struktur ).Eksempel: Dagens tema Implementasjon av strukturer (lister, binære trær) class { ; ; // Neste person i listen Implementasjoner av listestrukturer Enveis og toveis pekerkjeder. Arraylister. Eksempel med toveis pekerkjeder: Josephus Køer: LIFO og FIFO, eksempel: Palindromer (Før pausen info om studentspeilet) Dette er et sett lysark for en forelesning. Mange sider er ukommentert og ufullstendige. Mange spørsmål er ubesvarte og det kan forekomme feil. Settet er tildels uegnet til selvstudium uten notater fra forelesningen. Jonathan Susanne Imran Nikita Elisabeth første Et objekt av klassen Register class Register { første; // Første person i listen Figur: Objektdiagram av et personregister med 5 personer null Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 1 av 32 Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 2 av 32 Vi har sett mange eksempler på metoder som opererer direkte på pekerne i personobjektene for å endre strukturen(eller traversere den) i lister og binære trær. Java tilbyr verktøy for å gjøre denne modelleringen mer objektorientert, ved at strukturen skilles ut fra objektene som inngår i den. Det er mange måter å gjøre dette på: strukturen direkte del av objektene (innbakte pekere) På de følgende figurer finnes skisser til objektdiagram av de forskjellige implementasjonsmåtene for objekter som skal kunne inngå i en binær trestruktur med foran og etterpeker. Først den måten vi hittil har brukt, der pekerne ligger i objektet. subklasser: strukturen (class listeelement) i egen klasse. class objekt extends element class element extends objekt Dataobjektene henges på strukturen ved hjelp av pekere foran etter I tillegg kan vi bruke grenesnitt (interface) for å abstrahere mer. Grensesnitt brukes også til å definere et grensesnitt for strukturen, jfr. obligatorisk oppgave 4. Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 3 av 32 Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 4 av 32

2 class { foran, etter class extends { <øvrige attributter> objektene som inngår i strukturen har pekere til generelle objekter (peker av type ) foran etter foran etter foran etter Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 5 av 32 Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 6 av 32 foran etter Nok et eksempel med innbakte pekere Har nå også en peker til den siste personen i listen: foran etter class Register { første; siste; foran etter foran etter Jonathan Susanne Imran Nikita Elisabeth null føste siste Et objekt av klassen Register Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 7 av 32 Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 8 av 32

3 Eks: en opersajon (metode) Innsetting av person når vi har sistepeker: Listestruktur med peker() class Liste { første; // I klassen Register: void settsist( pers) { if (første == null) { første = pers; siste = pers; else { siste. = pers; siste = pers; Hvilke andre listeoperasjoner må endres når vi introduserer sistepeker? //+ metoder som operer på lista class { ; ; Skrive ut alle elementene i listen: // I klassen Liste void skrivalle() { while (n!= null) { System.out.println(n.); Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 9 av 32 Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 10 av 32 Lister som rekursiv struktur En liste er en rekursiv struktur, siden en ikke tom liste består av et første element ( basistilfellet ) og en rest liste ( rekursjonen ). Skrive ut alle elementene i listen motsatt vei (siste først): Alternativt (mer objekt orientert?): // I klassen Liste void skrivmotsatt() { if (første!= null) { første.skrivrekursivt(); // I klassen Liste void skrivmotsatt() { skrivrek(første); void skrivrek( n) { if (n!= null) { skrivrek(n.); System.out.println(n.); // I klassen void skrivrekursivt() { if (!= null) {.skrivrekursivt(); System.out.println(); Rekursiv traversering av lister er altså mulig, men stort sett er det enklere (mer effektivt?) å bruke en vanlig while løkke. Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 11 av 32 Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 12 av 32

4 Alternative pekerkjede implementasjoner Sirkulære pekerkjeder Noen ganger er det hensiktsmessig å la pekeren til den siste noden peke tilbake til starten av listen (i steden for å være null): Pekerkjede med hode (ukeoppgave): Hode Per Liv Ola Per Liv Ola Sirkulær pekerkjede: Toveis pekerkjede: Per Per Liv Liv Ola Ola Sirkulær pekerkjede med hode, toveis pekerkjede med hode og hale, toveis sirkulær pekerkjede,... Eksempel: Josephus Gitt et antall personer i ring, der hver n te person drepes inntil det ikke er flere igjen. Hvor må man stå for å være sistemann (og overleve)? Under den jødiske romerske krigen ble den jødiske historikeren Josephus Flavius fanget i en hule sammen med 40 andre soldater og omringet av romere. Ifølge legenden ville jødene heller begå selvmord enn å overgi seg. De bestemte seg for å stille seg i en sirkel, og så skulle hver tredje person drepes inntil det ikke var flere igjen. Josephus ville ikke dø, så han fant raskt ut hvor han måtte stå for å være sistemann og dermed overleve. Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 13 av 32 Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 14 av 32 Generell ide: Lag en sirkulær liste med en node for hver person. Start på begynnelsen av listen. int josephus(int antall, int intervall) { første; siste; // Sirkulær liste med ett element første = new (1, null); første. = første; siste = første; Så lenge listen består av mer enn ett element: Hopp over intervall 1 noder Fjern node Til dette bruker vi følgende klasse: class { int nummer; ; (int i, n) { nummer = i; = n; // Setter inn tilsammen antall noder i listen for (int i = 2; i <= antall; i++) { siste. = new (i, første); siste = siste.; aktuell = siste; // Fjerner en og en til bare en står igjen alene for (int teller = antall; teller > 1; teller ) { // Hopper over intervall 1 noder for (int i = 1; i < intervall; i++) { aktuell = aktuell.; // aktuell. skal fjernes aktuell. = aktuell..; // Den overlevende er: return aktuell.nummer; Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 15 av 32 Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 16 av 32

5 Eksempel på kjøring josephus(7,3) Innsetting av person 1: første = new (1, null); første. = første; siste = første; Innsetting av person 2 7: Toveis pekerkjeder Ofte har vi behov for å finne noden før en gitt node. Toveis pekerkjeder løser dette ved å ha en forrige peker, i tillegg til pekeren: for (int i = 2; i <= 7; i++) { siste. = new (i, første); siste = siste.; aktuell = siste; Fjerning av en person: class { ; ; forrige; Per Liv Ola for (int i = 1; i < 3; i++) { aktuell = aktuell.; Ulempe: Mer peker administrasjon aktuell. = aktuell..; Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 17 av 32 Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 18 av 32 Generelle lister Eksempel: Innsetting først Et listegrenesnitt public interface Liste { int antall(); // finner og returnerer antall elementer i lista // I klassen Liste void settinn( elem) { ny = new (); ny. = elem; if (første == null) { else { første.forrige = ny; ny. = første; boolean ertom(); // returnerer true bare når lista er tom finn(int i); // returnerer objektet på plass nr i i lista int finn( elem); // returnerer objektet som er lik elem void settinn(int i, elem); // setter objektet elem inn på plass nr i i lista void skrivliste(); // skriver ut alle objektene i lista void taut( elem); // fjerner objektet som er lik elem fra lista void tømliste(); // fjerner alle elementene fra lista; etterpå skal ertom() returnere true. Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 19 av 32 Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 20 av 32

6 Pekerkjede implementasjon class LenketListe implements Liste { første; class { ; ; første Et objekt av klassen LenketListe null Søking gitt et nummer i lista public finn(int indeks) { int i = 0; while (i < indeks && n!= null) { i++; if (n!= null) { return n.; else { return null; Søking gitt et likt listeelement public int finn( elem) { int i = 0; while (n!= null &&!n..equals(elem)) { i++; if (n!= null) { return i; else { return 1; Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 21 av 32 Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 22 av 32 Innsetting public void settinn(int indeks, elem) { ny = new (elem); if (indeks == 0) { // Innsetting først ny. = første; else { int i = 0; // Finner noden FØR innsettingspunktet while (i < indeks 1) { i++; ny. = n.; n. = ny; Fjerning public void taut( elem) { forrige = null; while (n!= null &&!n..equals(elem)) { forrige = n; if (n!= null) { if (n == første) { første = første.; else { forrige. = n.; Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 23 av 32 Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 24 av 32

7 Traversering public void skrivliste() { while (n!= null) { System.out.println(n.); Tomme lister public boolean ertom() { return (første == null); Array implementasjon class ArrayListe implements Liste { [] liste; int lengde; int 5 lengde [] liste null..... public void tømliste() { første = null; Antall public int antall() { int antall = 0; while (n!= null) { antall++; return antall; Innsetting: Må flytte alle elementene fra og med innsettings posisjonen. I verste fall er arrayen full, og elementene må kopieres til en ny, større array. Søking: Enkelt med indeks oppslag. Søking etter et gitt element må traversere arrayen fra begynnelsen. Fjerning: Må flytte alle elementene etter innsettings posisjonen. Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 25 av 32 Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 26 av 32 Køer En kø er en liste der vi bestemmer hvilket objekt i lista som skal ut på grunnlag av hvor lenge objektet har vært i lista. FIFO kø ( rettferdig kø) En FIFO kø (First In, First Out) er en liste der vi tar ut det listeelementet som har vært lengst i lista. Ut Inn FIFO kø: Pekerkjede implementasjon class FIFOLenketListe extends LenketListe { siste; public void settinn( elem) { ny = new (elem); if (første == null) { siste = ny; else { siste. = ny; siste = ny; Foran Bak Vi kan da utvide den generelle pekerkjede implementasjonen med en siste peker metoden void settinn( elem) for innsetting sist metoden taut() for fjerning av første element public taut() { if (første == null) { return null; else { første = første.; return n.; // Eventuelle endringer i de andre metodene // på grunn av siste pekeren. Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 27 av 32 Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 28 av 32

8 LIFO køer (Stakker) En LIFO kø (Last In, First Out) er en liste der innsetting/uttak alltid skjer først i listen. Den som tas ut er den som kom sist inn. Dette kan sammenlignes med en stabel tallerkner: LIFO kø: Pekerkjede implementasjon Innsetting og sletting vil nå normalt skje på begynnelsen av listen: class LIFOLenketListe extends LenketListe { Inn Ut public void settinn( elem) { ny = new (elem); ny. = første; Andre eksempler: Metodekall i Java public taut() { // Som for FIFO køer! if (første == null) { return null; else { første = første.; return n.; En full buss Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 29 av 32 Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 30 av 32 Mulig løsning ❶ Les tekst strengen inn i både en LIFO og en FIFO kø. Eksempel: Palindromer Palindromer er ord/uttrykk/setninger som er like forlengs og baklengs. Noen eksempler: Otto, radar, regninger Agnes i senga Ni talar bra latin En af dem der red med fane Alle reisetrette skal ete laks etter te, sier Ella Madam, I am ill. I ve nine men in evil Lima. I m Adam Rolf Are vurderer om Arons ni drag i gardinsnora morer edru Vera Flor ❷ Sammenlign innholdet i de to køene tegn for tegn. public boolean sjekkpalindrom( setning) { FIFOLenketListe fifo = new FIFOLenketListe(); LIFOLenketListe lifo = new LIFOLenketListe(); for (int i = 0; i < setning.length(); i++) { char bokstav = Character.toLowerCase(setning.charAt(i)); if (! Character.isWhitespace(bokstav)) { fifo.settinn(new Character(bokstav)); lifo.settinn(new Character(bokstav)); while (! fifo.ertom()) { if (! fifo.taut().equals(lifo.taut())) { return false; return true; Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 31 av 32 Stein Michael Storleer 17. april 2007 Ark 32 av 32