Structuri de Date și Algoritmi (seria 1AB)

Unelte utilizator

Unelte site

Ești aici: Structuri de date și algoritmi » Laboratoare » Laborator 02: Algoritmi de sortare 1
Traseu:
laboratoare:laborator-02

Diferențe

Aici sunt prezentate diferențele dintre versiunile selectate și versiunea curentă a paginii.

Link către această vizualizare comparativă

Ambele părți revizuirea anterioară Versiuni anterioare
Urmatoarea versiune 		Versiuni anterioare
Urmatoarea versiune Ambele părți următoarea reviziune
laboratoare:laborator-02 [2017/02/18 12:46]
mihai.iacov 		laboratoare:laborator-02 [2017/03/02 20:53]
iulian.matesica
Linia 1: Linia 1:
-====== Laborator 02: Liste & Hashtable ======+====== Laborator 02: Liste ======
 \\ \\
 =====1 Obiectivele laboratorului===== =====1 Obiectivele laboratorului=====
Linia 12: Linia 12:
 micșora după nevoie, din orice punct al mulțimii sale de elemente. micșora după nevoie, din orice punct al mulțimii sale de elemente.
  
-#POZA 1#+{{ :laboratoare:array_vs_list.png?400 |}}
  
 Avantaje ale utilizării listelor: Avantaje ale utilizării listelor:
Linia 20: Linia 20:
 Definirea nodului unei liste: Definirea nodului unei liste:
 <file cpp> <file cpp>
-typedef struct node{+typedef struct {
      int val;      int val;
-     struct node * next; +     node *next; 
-}node t;+} node_t;
 </file> </file>
  
Linia 30: Linia 30:
 element pointează către NULL. element pointează către NULL.
  
-#Poza liste simplu inlantuite#+{{ :laboratoare:simplelist.png?500 | Liste simplu înlănțuite}} 
  
 * **Liste dublu înlănțuite** - Elementele au dublă legătură către precedentul și antecedentul, capul listei pointând * **Liste dublu înlănțuite** - Elementele au dublă legătură către precedentul și antecedentul, capul listei pointând
 spre NULL și ultimul element de asemenea spre NULL și ultimul element de asemenea
  
-#Poza lista dublu inlantuite#+{{ :laboratoare:doublelist.jpg?500 |}}
  
 * **Liste circulare** - Pot fi simplu sau dublu înlănțuite cu proprietatea că ultimul element pointează spre primul. * **Liste circulare** - Pot fi simplu sau dublu înlănțuite cu proprietatea că ultimul element pointează spre primul.
  
-#Poza lista circulare#+{{ :laboratoare:circularlist.png?500 |#Poza lista circulare#}}
  
 ====2.3 Operații cu liste:==== ====2.3 Operații cu liste:====
Linia 49: Linia 50:
  
  
-=====3.Exerciții propuse pentru laborator===== 
-1.//[0.5p]//Creați o listă circulară,dublu inlănțuită cu 6 angajați ai unei companii, care să conțină următoarele referințe: nume, nr de telefon, post. 
  
-Scrieți funcțiile care să scrie urmatoarele:\\ +=====3. Exercitii Liste ===== 
-//[0.5p]//Să introducă un nou angajat după al treilea.\\ +Pentru laboratorul de liste inlantuite vom porni de la o arhiva cu un schelet de laborator. Nu veti scrie codul de la zero ci veti implementa cateva functii in fisierul ''%%list.c%%''.
-//[0.75p]//Să introducă un nou angajat inainte de cel care e "mecanic".\\ +
-//[0.75p]//Să steargă angajatul cu un anumit număr de telefon introdus.\\+
  
 +Descarcati arhiva de {{ :laboratoare:lab1-skel.zip |aici}} si dezarhivati-o. Puteti folosi utilitarul ''%%wget%%'' pentru descarcare si utilitarul ''%%unzip%%'' pentru dezarhivare.
 +<code bash>
 +student@sda-ab-vm:~/Documents$ wget http://elf.cs.pub.ro/sda-ab/wiki/_media/laboratoare/lab1-skel.zip
 +--2017-03-02 20:45:55--  http://elf.cs.pub.ro/sda-ab/wiki/_media/laboratoare/lab1-skel.zip
 +Resolving elf.cs.pub.ro (elf.cs.pub.ro)... 141.85.227.116
 +Connecting to elf.cs.pub.ro (elf.cs.pub.ro)|141.85.227.116|:80... connected.
 +HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
 +Length: 2368 (2,3K) [application/zip]
 +Saving to: ‘lab1-skel.zip’
  
 +lab1-skel.zip       100%[===================>]   2,31K  --.-KB/s    in 0s      
  
-====== Extra: Hashtable(tabela de dispersie)======+2017-03-02 20:45:56 (4,78 MB/s) - ‘lab1-skel.zip’ saved [2368/2368]
  
-=====1 Introducere=====+student@sda-ab-vm:~/Documents$ ls 
 +lab1-skel.zip 
 +student@sda-ab-vm:~/Documents$ unzip lab1-skel.zip 
 +Archive:  lab1-skel.zip 
 +  inflating: list.c                   
 +  inflating: list.h                   
 +  inflating: Makefile 
 +student@sda-ab-vm:~/Documents$ make 
 +gcc list.c -o list -std=gnu99 
 +student@sda-ab-vm:~/Documents$ make run 
 +</code>
  
-(De urmărit ideea din introducere şi funcţia de indexare)+Pentru compilare folositi comanda ''%%make%%''. Pentru rulare puteti folosi fie **''%%./list%%''** fie comanda ''%%make run%%''.
  
-====1.1 Poveste==== 
  
-===Să presupunem urmatoarele detalii dintr-un caz real:=== 
  
- **Situaţia**: -Într-o bibliotecă sunt foarte multe cărţi şi, deşi spaţiul nu reprezintă o problemă, angajaţii nu dispun de suficient timp pentru a ordona toate cărţile după titlu(în ordine alfabetică).+=====4.Exerciții propuse pentru laborator===== 
 +1. Creați o listă circulară,dublu inlănțuită cu 6 angajați ai unei companii, care să conțină următoarele referințe: nume, nr de telefon, post. 
 +  * Scrieți funcțiile care să scrie urmatoarele:\\ 
 +  * Să introducă un nou angajat după al treilea.\\ 
 +  * Să introducă un nou angajat inainte de cel care e "mecanic".\\ 
 +  * Să steargă angajatul cu un anumit număr de telefon introdus.\\
  
- **Problema**: -Ei vor să găsească o metodă de a pune cărţile pe rafturi în aşa fel incat să nu fie nevoie să caute prin toată biblioteca atunci când cineva are nevoie de o carte, dar să dureze mai puţin timp să le pună pe rafturi decât dacă le-ar ordona.+2. Să se creeze o listă liniara simplu inlantuita care contine elemente intregi citite dintr-ul fisier text. 
 +Se citeste apoi o valoare intreaga x. Sa se stearga primul nod care contine valoarea x. 
 +Fișierul se va da ca parametru în linia de comandă.
  
- **Soluţia generală**: -Ei împart spaţiul în mai multe **sectoare**(un sector fiind reprezentat de unul sau de mai multe rafturi) şi decid să pună cărţile care “**seamană**” între ele în acelaşi sector.+3.Sa se construiasca o lista liniara simplu inlantuita cu elemente numere intregi. Să se afișeze și apoi să se stearga din lista elementele pare. 
  
- **O soluţie**: -Ei consideră că două carţi “seamană” între ele dacă titlurile lor încep cu aceeaşi literă, aşa că au nevoie de câte un sector pentru fiecare literă cu care ar putea începe titlul unei cărţi. Folosind această regulă, angajaţii nu au nevoie de mai mult de 32 de sectoare(26 pentru engleză), adică de atâtea sectoare câte litere sunt în alfabet, deci fiecarui sector îi va corespunde o literă. 
  
- **Rezultatele**:  +====Probleme opţionale - de interviu====
-  *O carte poate fi pusă într-un raft imediat după ce identificăm ce sector are aceeaşi literă cu prima literă din titlul cărţii, putem lua această decizie fără a ţine cont de celelalte cărţi, deci vom avea nevoie de mai puţin timp. +
-  *Când cineva vrea să găsească o carte din bibliotecă, este suficient să caute într-un sector, nu este necesar să caute în toată biblioteca.+
  
- **Limitări**: -Soluţia propusă funcţionează cel mai bine atunci când sectoarele deţin(fiecare) acelaşi număr de cărţi. Ce se întâmplă atunci când un sector este mult mai mare decât celelalte? (Multe titluri încep cu “The” în engleză)+1. Se dă o listă simplu înlănţuită(primiţi doar un pointer către primul element). Verificaţi dacă lista conţine o buclă. (o listă simplu înlănţuită conţine o buclă => niciun element nu are legătura NULL)
  
- **Concluzie**: -Trebuie să **alegem cu grijă** regula după care spunem că două cărţi “**seamănă**” între ele. O regulă simplă ne face treaba mai uşoară la aşezare, dar mai grea la căutare. O regulă complicată face pe dos: mai greu la aşezare, dar mai uşor la căutare.+2. Se dau două liste(pentru fiecare listă - pointer către primul element) în formă de Y(listele se intersectează, ultimele k elemente sunt comune). Aflaţi valoarea lui k.
  
-===Folosind o abordare mai tehnică, să urmărim aceleaşi detalii:===+3. Se dă o listă  cu 2n+1 elemente, fiecare element conţine câte un întreg. Toate valorile întregi apar de două ori în listă, excepţie facând una singură. Aflaţi acea valoare.
  
- **Situaţia**:  -se dă un **vector**(sau o **listă**) cu foarte multe intrări şi, deşi spaţiul(**memoria**) nu reprezintă o problemă, nu dispunem de suficient **timp** încât să efectuăm o sortare completă(alfabetică, dupa nişte titluri = şiruri de caractere).+====== Extra: Hashtable(tabela de dispersie)======
  
- **Problema**: -căutăm o “semi-sortare” a intrărilor care să fie cât mai rapidă şi care să aducă un avantaj(faţă de păstrarea într-o ordine întâmplătoare) atunci când vrem să accesăm anumite intrări.+=====1 Introducere=====
  
- **Soluţia generală**: -împarţim spaţiul în mai multe sectoare(un sector fiind reprezentat de un vector sau de o listă), punem intrările care “seamană” între ele în acelaşi sector.+(De urmărit ideea din introducere şi funcţia de indexare)
  
- **O soluţie**: -alegem ca un sector să reprezinte o literă şi aceea să fie litera cu care încep toate titlurile intrărilor din acel sector. În realitate, sectoarele pot fi notate cu litere, dar, într-un limbaj de programare, le notăm cu numere pentru a lucra mai uşor.+====1.1 Poveste====
  
- *Functia index dă valorile **{0,1,2,…}** pentru titluri care încep cu literele **{‘A’,’B’,’C’,…}**. Această funcţie se foloseşte de codul ASCII, deci ne limităm la alfabetul limbii engleze. +===Să presupunem urmatoarele detalii dintr-un caz real:===
- int index(char[] titlu) { return (titlu[0] - ‘A’); }+
  
- *Ignorând problema spaţiului, definim secvenţa pentru distribuirea intrărilor pe sectoare: + **Situaţia**: -Într-o bibliotecă sunt foarte multe cărţi şi, deşi spaţiul nu reprezintă o problemă, angajaţii nu dispun de suficient timp pentru a ordona toate cărţile după titlu(în ordine alfabetică).
-(presupunem structura **Carte** definită) +
- Carte sector[26][n]; //26 de vectori(unul pentru fiecare literă), n = suficient de mare +
- int elemInSectorul[26] = {0}; // contor pentru nr. de elemente, 0 iniţial +
- for(int i = 0; i < nrCarti;i++) {  +
- int indexCurent = index(intrare[i].titlu); //în ce sector punem cartea? +
- sector[indexCurent][elemInSectorul[indexCurent]] = intrare[i]; +
- elemInSectorul[indexCurent]++; //am adăugat încă o carte +
- } //o variantă mai eficientă foloseşte 26 de liste în loc de 26 de vectori +
- +
- +
-**Rezultatele**: +
- +
- *Putem accesa direct zona din memorie unde vom pune intrarea[i], nu trebuie să-i “căutăm” locul, şi parcurgem vectorul de intrări o singură dată: complexitatea de timp O(n). +
- *Pentru acces căutăm doar în sectorul dat de funcţia index. +
- +
- **Limitări**: -În cel mai bun caz, împărţim vectorul de intrări în 26 de părţi egale, deci facem căutarea de până la 26 de ori mai rapidă. În cel mai rău caz, punem tot vectorul într-un singur sector, deci pierdem timp O(n) fără câştig. +
- +
- +
-====1.2 Simplificare==== +
- +
-Cum ar fi dacă, în loc de foarte multe cărţi, am avea 26 de cărţi şi, în plus, nu ar exista nicio pereche de cărţi pentru care titlurile lor să înceapă cu aceeaşi literă? +
- +
- *În acest caz, indexarea este perfectă: fiecare sector conţine o carte. +
- *Propoziţia “Caut **o carte** pentru care titlul începe cu A” devine “**Caut cartea**…”. +
- +
-=====2. Conceptele Cheie-Valoare(Key-Value)===== +
-Atunci când reorganizăm o structură de date, aşezăm într-o ordine diferită **valorile** din structura de date, folosind o regulă bazată pe **cheile** acestora. +
- +
- *În exemplul nostru, structura de date este biblioteca. Aceasta conţine mai multe **cărţi**(valori), pe care le aşezăm în funcţie de **titlu**(cheie). +
- +
-=====3. Funcţia de indexare şi sectoarele(buckets)===== +
-Sectoarele sunt stocate sub formă de elemente ale unui vector. Avem nevoie de o funcţie care să facă legătura dintre cheie şi indice(index) al vectorului. +
- +
- *În exemplul nostru, funcţia **index** preia prima litera din **titlu**(cheie) şi calculează “diferenţa” dintre această literă şi prima literă din alfabet. +
- +
-=====4. Funcţia de dispersie(hash function)===== +
-Când coincide cu funcţia de indexare? +
- +
-În general, putem scrie +
- index(cheie, nrSectoare) == hash(cheie) % nrSectoare +
-unde hash = funcţia de dispersie. Cu alte cuvinte, funcţia de dispersie trebuie să genereze un întreg(**oricât de mare**), folosindu-se de cheie, iar funcţia de indexare obţine un **indice**(indicele sectorului în care vom reţine cheia respectivă şi valoarea ei). +
- +
- *Coincid dacă: +
- hash(cheie) == hash(cheie) % nrSectoare +
-adică atunci când valorile luate de **hash(cheie)** pot fi folosite ca **indici**(0,1,2,3,…,nrSectoare – 1). De obicei, această egalitate are loc dacă numărul de sectoare este **fixat** şi **cunoscut** de la început. +
- +
- +
- *În exemplul nostru, funcţia index nu are nevoie de nrSectoare(am considerat această valoare **mereu** egală cu **26**) şi nu apare “%26” în formulă, deci putem considera funcţia de dispersie şi funcţia de indexare **identice**. +
- *Cele mai simple funcţii hash: +
- hash(cheie) == cheie % nrSectoare, unde cheia = întreg +
- +
- +
-=====5 Avantaje/Dezavantaje===== +
- +
-====5.1 Avantaje==== +
- *timp de acces(un **vector** cu sectoare) +
- *timp de inserare(fiecare sector = o **listă**) +
- +
-====5.2 Dezavantaje==== +
- *nu este mereu uşor de ales o funcţie pentru dispersia(**uniformă** a) cheilor +
- +
-====5.3 Observaţii==== +
- *exemplul prezentat este demonstrativ(pentru sortare eficientă care extinde ideea, vedeţi **Radix Sort**) +
- *funcţiile hash au aplicaţii mai importante în protecţia(criptarea) datelor(vedeţi **Caesar-Cipher**, **ROT13**, **SHA-256**)+
  
 + **Problema**: -Ei vor să găsească o metodă de a pune cărţile pe rafturi în aşa fel in
laboratoare/laborator-02.txt · Ultima modificare: 2018/02/25 22:02 de către mihai.iacov

Unelte pagină

Exceptând locurile unde este altfel specificat, conținutul acestui wiki este licențiat sub următoarea licență: CC Attribution-Share Alike 4.0 International
CC Attribution-Share Alike 4.0 International Donate Powered by PHP Valid HTML5 Valid CSS Driven by DokuWiki