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Estructuras dinámicas de datos

Enviado por mabelgonzalesu



Indice
1. Punteros
2. Estructuras dinámicas
3. Listas

1. Punteros

Hemos visto ya cómo las variables son las células de memoria a las que podemos tener acceso por un identificador. Pero estas variables se guardan en lugares concretos de la memoria de la computadora. Para nuestros programas, la memoria de la computadora es solamente una sucesión de las células de 1 octeto (la talla mínima para un dato), cada una con una dirección única.}
La memoria de computadora puede ser comparada con una calle en una ciudad. En una calle todas las casas se numeran consecutivamente con un identificador único tal que si hablamos del número 27 de la calle Córdova, podremos encontrar el lugar sin pérdida, puesto que debe haber solamente una casa con ese número y, además, nosotros sabemos que la casa estará entre las casas 26 y 28.
Una declaración de puntero consiste en un tipo base, un * y el nombre de la variable.
La forma general de declaración de una variable puntero es:
Tipo *nomb_var;
Donde:
Tipo: cualquier tipo valido ,ya sea primitivo o definido por el usuario
nomb_var: es el nombre de la variable de tipo apuntador.
Los operadores de punteros
Existen dos operadores especiales de punteros: & y *.
El & devuelve la dirección de memoria de su operando. Por ejemplo:
m=&cuenta;
pone en m la dirección de memoria de la variable cuenta. Esta dirección es la posición interna de la variable en la computadora. La dirección no tiene nada que ver con el valor de cuenta. Se puede pensar en el operador & como devolviendo "la dirección de".
El segundo operador de punteros, *, es el complemento de &. Devuelve el valor de la variable localizada en la dirección que sigue. Por ejemplo, si m contiene la dirección de memoria de la variable cuenta, entonces:
q=*m;
pone el valor de cuenta en q. Se puede pensar en * como "en la dirección".
El siguiente programa ilustra un ejemplo:
#include <stdio.h>
main()
{int cuenta, q;
int *m;
cuenta=100;
m=&cuenta; //m recibe la dirección de cuenta
q=*m; //a q se le asigna el valor de cuenta
indirectamente a través de m
print("%d,q") //imprime 100
}

Punteros estáticos
Definamos un puntero a un entero y una variable entera como sigue:
Int *p1;
Int valor1;
Con estas definiciones es posible hacer las siguientes asignaciones estáticas:
p1= *valor1;
*p1=25;

El apuntador p1 se define como un apuntador a un entero. La variable valor2 se define como una variable entera. La primera asignación hace que p1 apunte a la variable valor1, la segunda asignación almacena en memoria el valor 25 en donde p1 está apuntando.
Se dice que este tipo de inicialización es de tipo estática porque la asignación de la memoria que se utiliza para almacenar es fija. Una vez definida la variable, el compilador establece suficiente memoria para almacenar un valor de un tipo dado. Esta memoria permanece reservada para esta variable y no es posible usarla para nada más hasta que se termine la función.

Punteros Dinámicos
La segunda forma para inicializar un puntero es por medio de la asignación dinámica de memoria. Por asignación dinámica de la memoria se entiende que se reserva memoria cuando se necesite para almacenar un valor de un tipo dado. Después, una vez que no se necesite el valor, es posible liberar la memoria y hacerla disponible para otro uso por el sistema .
De nuevo definamos a p1 como un valor entero como sigue:
Int *p1;
Ahora es posible inicializar a p1 en forma dinámica para apuntar a un valor de la siguiente manera:
p1=new int;
*p1=25;
Esta vez no es necesario inicializar primero p1 a la dirección de un a variable estática. En cambio el operador new crea suficiente memoria para contener un valor entero apuntado por p1. Después se almacena en esta área de memoria el valor 25. Una vez que se asigna dinámicamente la memoria como ésta, es posible liberar la misma área de memoria usando el operador delete, como sigue:
Delete p1;
Esta operación liberará la memoria apuntada por p1.
Es importante señalar que el operador delete no elimina el apuntador, simplemente libera el área de memoria al cual se dirige el puntero. Por tanto luego que se ejecute el enunciado anterior, p1 todavía existe como un puntero que no apunta a nada, pero que es posible inicializarlo de nuevo para apuntar a otro entero utilizando el operador new.

2. Estructuras dinámicas

Las estructuras dinámicas de datos son estructuras que cuya dimensión puede crecer o disminuir durante la ejecución del programa. Una estructura dinámica de datos es una colección de elementos llamados nodos. Al contrario que un array, que contiene espacio para almacenar un número fijo de elementos, una estructura dinámica de datos se amplía y contrae durante la ejecución del programa.

Las estructuras dinámicas de datos se pueden dividir en dos grandes grupos:
Lineales: listas enlazadas, pilas, colas
No lineales: árboles , grafos
Las estructuras dinámicas de datos son de gran utilidad para almacenar datos del mundo real, que están cambiando constantemente. Por ejemplo si tenemos almacenados en un array los datos de los alumnos de un curso, los cuales estan ordenados de acuerdo al promedio, para insertar un nuevo alumno seria necesario correr cada elemento un espacio: Si en su lugar se utilizara una estructura dinámica de datos, los nuevos datos del alumno se pueden insertar fácilmente.

3. Listas

Listas Enlazadas
Una lista enlazada es un conjunto de elementos llamados nodos en los que cada uno de ellos contiene un dato y también la dirección del siguiente nodo.
El primer elemento de la lista es la cabecera, que sólo contiene un puntero que señala el primer elemento de la lista.
El último nodo de la lista apunta a NULL (nulo) porque no hay más nodos en la lista. Se usará el término NULL para designar el final de la lista.

La lista enlazada se muestra en la siguiente figura:

Cabecera
Las operaciones que normalmente se ejecutan con listas incluyen:

  1. Recuperar información de un nodo específico.
  2. Encontrar el nodo que contiene una información específica.
  3. Insertar un nuevo nodo en un lugar específico.
  4. Insertar un nuevo nodo en relación a una información particular.
  5. Borrar un nodo existente.

#include <iostream.h>
#include <conio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
class nodo
{int num;
nodo *sgte;
public:
nodo(){sgte=NULL;}
void apns(nodo *n);
nodo *rpns();
void ingresar();
int mostrar();
};
void nodo::apns(nodo *n)
{sgte=n;}
nodo *nodo::rpns()
{return sgte;}
void nodo::ingresar()
{cin>>num;}
int nodo::mostrar()
{return num;}
/////////////////////////////////////////
class lista
{nodo *cab;
public:
lista(){cab=NULL;}
void insertar_i();
void insertar_f();
void eliminar_nodo();
void mostrar_lista();
void eliminar_i();
void eliminar_f();
void eliminar_lista();
};
void lista::insertar_f()
{nodo *a;
a=new nodo;
a->ingresar();
if(cab==NULL)
{cab=a;}
else
{nodo *temp,*temp1,*temp2;
temp=cab;
while(temp2!=NULL)
{temp1=temp->rpns();
temp2=temp1->rpns();}
temp->rpns();
temp->apns(a);
}
}
void lista::insertar_i()
{nodo *a;
a=new nodo;
a->ingresar();
if(cab==NULL)
cab=a;
else
{nodo *temp;
temp=cab;
cab=a;
cab->apns(temp);
}
}
void lista::mostrar_lista()
{nodo *t;
if (cab==NULL)
cout<<"La lista esta vacia";
else
{t=cab;
while(t!=NULL)
{//t=t->rpns();
cout<<t->mostrar();
t=t->rpns();
}
}
}
void lista::eliminar_nodo()
{nodo *temp,*temp1,*temp2;
temp1=cab;
int numero;
cout<<"ingrese numero a borrar";
cin>>numero;
if(temp1->rpns()==NULL)
cout<<"no hay elementos";
else
{do
{temp=temp1;
temp1=temp1->rpns();
if(temp1->mostrar()==numero)
{temp2=temp1->rpns();
temp->apns(temp2);
delete temp1;
}
}while(temp!=NULL); /////
}} 
void lista::eliminar_i()
{if(cab==NULL)
cout<<"\nno existen nodos";
else
{nodo *temp;
temp=cab;
cab=cab->rpns();
delete temp;
}
}
void lista::eliminar_f()
{if(cab==NULL)
cout<<"\nno existen nodos";
else
{nodo *ptr1, *ptr2;
ptr2=cab;
ptr1=NULL;
while(ptr2->rpns()!=NULL)
{ptr1=ptr2;
ptr2=ptr2->rpns();
}
if(ptr1==NULL)
{delete cab;
cab=NULL;
}
else
{delete ptr2;
ptr1->apns(NULL);
}
}
}}
void lista::eliminar_lista()
{nodo *temp;
while(cab!=NULL)
{temp=cab;
cab=cab->rpns();
delete temp;
}
}
void main()
{int op;
lista b;
clrscr();
for(;;)
{
cout<<"\n\n<1> insertar al inicio";
cout<<"\n<2> insertar al final";
cout<<"\n<3> eliminar nodo";
cout<<"\n<4> mostrar lista";
cout<<"\n<5> eliminar inicio";
cout<<"\n<6> eliminar final";
cout<<"\n<7> eliminar lista";
cout<<"\n<8> salir\n";
op=getch();
switch(op)
{case '1': b.insertar_i();break;
case '2': b.insertar_f();break;
case '3': b.eliminar_nodo(); break;
case '4': b.mostrar_lista();break;
case '5': b.eliminar_i();break;
case '7': b.eliminar_lista();break;
case '8': exit(0);
}
}
}

Listas Doblemente Enlazadas
Hasta ahora se han manejado listas que se recorren en un asola dirección. En algunas aplicaciones es práctico o hasta indispensable poder recorrer una lista en ambas direcciones. Para estos casos se tienen las lista doblemente enlazadas. Esta propiedad implica que cada nodo debe tener dos apuntadores, uno al nodo predecesor y otro al nodo sucesor.

Cabecera
Listas Circulares
Una lista circular es una lista en la cual el último nodo es enlazado al primer elemento de la lista. La ventaja de este tipo de estructura es que siempre se puede llegar a cualquier nodo siguiendo los enlaces. La desventaja es que si no se tiene cuidado una búsqueda puede resultar en un bucle infinito. Esto se puede evitar al determinar a un nodo como nodo-cabeza o nodo inicial.

Pilas
Una pila es un tipo especial de lista lineal en la cual un elemento sólo puede ser añadido o eliminado por un extremo llamado cima. Esto significa que los elementos se sacan de la pila en orden inverso al que se pusieron en ella.
Las dos operaciones básicas asociadas a las pilas son:
-Poner: es añadir un elemento a la pila.
-Sacar: es extraer un elemento de la pila.

La pila es una estructura con numerosas analogías en la vida real: una pila de platos, una pila de monedas, una pila de bandejas, etc.
La representación consiste en un vector con espacio para un máximo de elementos y un contador que indica el número de elementos válidos almacenados en el vector.

Colas
Una cola es una lista en las que las supresiones se realizan solamente solamente al principio de la lista y las inserciones al final de la misma. Al igual que en el caso de las pilas, hay que prever un vector para almacenar el máximo número de elementos que puedan presentarse en el programa. A diferencia de las pilas, no basta con añadir un simple contador, tal que indique el número de elementos válidos; sino hay que prever dos índices que indiquen la posición del comienzo y del final de la cola. Si la cola no está vacía, en CABEZA está el primer elemento, y si la cola no está llena, en FIN es el lugar donde se copia el siguiente elemento que se incorpora a la misma.
Las colas se usan para almacenar datos que necesitan ser procesados según el orden de llegada. En la vida real se tienen ejemplos numerosos de colas: la cola de un cine, la cola de un banco, etc; en todas ellas el primer elemento que llega es el primero que sale.

CABEZA FIN

  

 

 

Autor:


Mabel Gonzales Urmachea

Milagros Lamas Rodríguez 00110860
Ciudad Universitaria, Octubre del 2001


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