- •Структуры данных и алгоритмы их обработки (Учебное пособие)
- •Москва 2007
- •1. Структуры данных и алгоритмы 6
- •1.2. Информация и ее представление
- •1.2.1. Природа информации
- •1.2.2. Хранение информации
- •1.2.3. Классификация структур данных
- •1.3. Операции над структурами данных
- •1.4. Порядок алгоритма
- •1.5. Структурность данных и технологии программирования
- •Контрольные вопросы
- •2. Простые структуры данных
- •2.1. Порядковые типы
- •2.2. Целочисленный тип
- •2.3. Символьный тип
- •2.4. Перечисляемый тип
- •2.5. Интервальный тип
- •2.6. Логический тип
- •2.7. Битовый тип
- •2.8. Вещественный тип
- •2.9. Указательный тип
- •Контрольные вопросы
- •3. Объектные типы данных
- •3.1. Объявление и реализация классов
- •Interface
- •Implementation
- •3.2. Директивы видимости
- •3.3. Свойства классов
- •3.4. Структурированная обработка ошибок
- •3.5. Применение объектов
- •Контрольные вопросы
- •4. Статические структуры данных
- •4.1. Векторы
- •4.2. Массивы
- •4.3. Множества
- •4.4. Записи
- •4.5. Таблицы
- •4.6. Операции над статическими структурами
- •4.6.1. Алгоритмы поиска
- •4.6.2. Алгоритмы сортировки
- •Самые медленные алгоритмы сортировки
- •Быстрые алгоритмы сортировки
- •Самые быстрые алгоритмы сортировки
- •Сортировка слиянием
- •Контрольные вопросы
- •5. Полустатические структуры данных
- •5.1. Стеки
- •5.1.1. Стеки в вычислительных системах
- •5.2. Очереди fifo
- •5.2.1. Очереди с приоритетами
- •5.2.2. Очереди в вычислительных системах
- •5.3. Деки
- •5.3.1. Деки в вычислительных системах
- •5.4. Строки
- •5.4.1. Операции над строками
- •5.4.2. Представление строк в памяти
- •3 A b d 8 p q r s t u V w
- •V w ptr nil
- •1 8 П р е д с т а в
- •2 7 ? Л е н и е ?
- •1 8 С т р о к и з
- •1 8 В е н ь я м и
- •1 8 С у п р а в л
- •1 8 Я е м о й д л
- •1 4 И н о й ? ? ? ? nil
- •6.2. Связные линейные списки
- •6.2.1. Машинное представление связных линейных списков
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf nil
- •6.2.2. Реализация операций над связными линейными списками
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •6.2.3. Применение линейных списков
- •6.3. Нелинейные разветвленные списки
- •6.3.1. Основные понятия
- •6.3.2. Представление списковых структур в памяти
- •6.3.3. Операции обработки списков
- •6.4. Язык программирования lisp
- •6.5. Управление динамически выделяемой памятью
- •Контрольные вопросы
- •7. Нелинейные структуры данных
- •7.1. Графы и деревья
- •(B) (a) (b) (a)
- •V0 v1 v2 v5 v6 v3 v4 v7 v8 v9 v10 (v0) (v1) (v7) (v8) (v9) (v10) (v3) (v2) (v4) (v5) (v6)
- •7.3. Бинарные деревья
- •7.3.1. Представление бинарных деревьев
- •7.3.2. Прохождение бинарных деревьев
- •7.4. Алгоритмы на деревьях
- •7.4.1. Сортировка с прохождением бинарного дерева
- •7.4.2. Сортировка методом турнира с выбыванием
- •7.4.3. Применение бинарных деревьев для сжатия информации
- •7.4.4. Представление выражений с помощью деревьев
- •7.5. Представление сильноветвящихся деревьев
- •Контрольные вопросы
- •8. Методы ускорения доступа к данным
- •8.1. Хеширование данных
- •8.1.1. Функции хеширования
- •8.1.2. Оценка качества хеш-функции
- •8.1.3. Методы разрешения коллизий
- •8.1.4. Переполнение таблицы и рехеширование
- •8.2. Организация данных для поиска по вторичным ключам
- •8.2.1. Инвертированные индексы
- •8.2.2. Битовые карты
- •Контрольные вопросы
- •Листинги рабочих примеров
- •1. Создание и управление списковыми объектами
- •Interface
- •Implementation
- •Interface
- •Implementation
- •3. Моделирование работы стека
- •Interface
- •Implementation
- •Interface
- •Implementation
- •4. Создание и редактирование бинарных деревьев
- •5. Создание и редактирование сильноветвящихся деревьев
- •Задания для самостоятельной работы
- •Литература
- •144Кафедра Вычислительной Техники и Программирования Московского Государственного Открытого Университета
3. Моделирование работы стека
Модуль содержит вариант реализации стека на структуре данных «вектор». Стек расширяется в сторону уменьшения адресов. Указатель стека всегда указывает на первый свободный элемент. Перед использованием модуля должен быть определен предельный размер стека и структура элемента данных стека.
unit Stack;
Interface
const stsize = 10; { предельный размер стека }
type data = ...; { элементы могут иметь любой тип }
procedure StackInit;
procedure StackClr;
function StackPush(a: data): Boolean;
function StackPop(var a: data): Boolean;
function StackSize: Integer;
Implementation
var sta: array[1..stsize] of data; { данные стека }
{ Указатель на вершину стека,
работает на префиксное вычитание }
top: Integer;
{ инициализация - на начало }
procedure StackInit;
begin
top:=stsize;
end;
{ очистка = инициализация }
procedure StackClr;
begin
top:=stsize;
end;
{ занесение элемента в стек }
function StackPush(a: data): Boolean;
begin
if top = 0 then
StackPush:=False else
begin
{ занесение, затем - коррекция указателя }
sta[top]:=a;
top:=top-1;
StackPush:=True;
end;
end;
{ выборка элемента из стека }
function StackPop(var a: data): Boolean;
begin
if top = stsize then
StackPop:=False else
begin
{ коррекция указатель, затем - выборка }
top:=top+1;
a:=sta[top];
StackPop:=True;
end;
end;
function StackSize: Integer; { определение размера }
begin
StackSize:=stsize-top;
end;
end.
Модуль содержит вариант реализации стека на односвязном линейном списке.
unit stack;
Interface
type data = ...; { элементы могут иметь любой тип }
procedure StackInit;
procedure StackClr;
function StackPush(a: data): Boolean;
function StackPop(var a: data): Boolean;
function StackSize: Integer;
Implementation
type
stptr = ^stit; { указатель на элемент списка }
stit = record { элемент списка }
inf : data; { данные }
next: stptr; { указатель на следующий элемент }
end;
var
top: stptr; { указатель на вершину стека }
stsize: LongInt; { размер стека }
{ инициализация - список пустой }
procedure StackInit;
begin
top:=nil;
stsize:=0;
end;
{ очистка - освобождение всей памяти }
procedure StackClr;
var x: stptr;
begin
{ перебор элементов до конца списка и их уничтожение }
while top <> nil do
begin
x:=top;
top:=top^.next;
Dispose(x);
end;
stsize:=0;
end;
function StackPush(a: data): Boolean; { занесение в стек }
var x: stptr;
begin
{ если нет больше свободной памяти –
отказ; использовать только для BP 7.0 }
if MaxAvail < SizeOf(stit) then
StackPush:=False else
{ выделение памяти для элемента и заполнение информационной части }
begin
New(x);
x^.inf:=a;
{ новый элемент помещается в голову списка }
x^.next:=top;
top:=x;
stsize:=stsize+1; { коррекция размера }
StackPush:=True;
end;
end;
function StackPop(var a: data): Boolean; { выборка элемента из стека }
var x: stptr;
begin
{ список пуст - стек пуст }
if top = nil then
StackPop:=False else
begin
{ выборка информации из первого элемента списка }
a:=top^.inf;
{ первый элемент исключается из списка, освобождается память }
x:=top;
top:=top^.next;
Dispose(x);
stsize:=stsize-1; { коррекция размера }
StackPop:=True;
end;
end;
function StackSize: Integer; { определение размера стека }
begin
StackSize:=stsize;
end;
end.