Unelte utilizator

Unelte site


laboratoare:laborator-03

**Aceasta e o versiune anterioară a paginii.** ----

A PCRE internal error occured. This might be caused by a faulty plugin

====== Laborator 03: Stive & Cozi ====== \\ =====1 Obiectivele laboratorului===== *Înțelegerea conceptului de funcționare si implementarea de stive și cozi. *Implementarea unor funcții individuale de lucru cu acestea. \\ =====2 Ce este o stivă?===== ====2.1 Definiție==== O stivă reprezintă o listă cu structuri de date de tipul: Last-In-First-Out (LIFO).\\ Un exemplu comun ar fi un teanc de cărți: tot punem cărți pe o masă, dar în momentul când vrem să le ridicăm începem cu ultima, pusă deasupra teancului. {{ :laboratoare:stack.jpg?300 |#poza stiva#}} ====2.2 Operații cu stive==== Definim structura astfel: <file cpp> struct stack{ int s[size]; int top = -1; } st; </file> * **Verificăm dacă stiva e plină sau goală** <file cpp> int st_full(){ //int st_empty{ if(st.top>=size - 1) //if(st.top==-1) return 1; else return 0; } </file> * **Adăugarea** <file cpp> void push(int item){ st.top++; st.s[st.top]=item; } </file> * **Ștergerea** <file cpp> int pop(){ int item; if(st_empty()) //presupunem ca nu exista elemente return -1; //cu valoarea -1 item = st.s[st.top]; st.top--; return (item); } </file> **//Observații//**\\ 1.Când introducem elemente într-o stivă,trebuie să incrementăm top-ul și apoi să adăugam elementul.\\ 2.Când ștergem un element,trebuie întâi să ștergem elementul și apoi să decrementăm top-ul.\\ 3.O stivă poate fi implementată cu ajutorul unui **vector** sau cu **liste înlănțuite**.\\ =====3 Ce este o coadă?===== ====3.1 Definiție ==== O coadă este o structură de date ce modelează un buffer de tip First-In-First-Out (FIFO).Astfel, primul element introdus în coadă va fi și primul care va fi scos din coadă. {{ :laboratoare:fifoex.png?300 |#poza coada#}} ====3.2 Operații cu cozi==== Definim structura astfel: <file cpp> struct queue{ int queue[size]; int rear = -1; int front = 0; }Q; </file> * **IsEmpty** - întoarce 0 dacă coada este goală;1 dacă are cel puțin un element. <file cpp> int Qempty(){ if(Q.front > Q.rear) return 1; return 0; } </file> * **Enqueue / Adăugarea** - adaugă un element (entitate) în coadă.Adăugarea se poate face doar la sfârșitul cozii. <file cpp> void Qinsert(int item){ Q.rear++; Q.queue[Q.rear] = item; } </file> * **Dequeue/ștergere** - șterge un element din coadă și îl returnează.Ștergerea se poate face doar la începutul cozii. <file cpp> int Qdelete(){ int item; if( Qempty() ) //in acest caz, alegem o valoare de return return -1; // ce NU poate fi confundata cu un element //presupunem ca NU exista niciun element cu valoarea -1 else { item = Q.queue[Q.front]; Q.front ++; return item; } } </file> ====3.3 Clasificare==== * **Dequeue** - (sau coadă cu dublu acces) este o structură de tip coadă în care însă accesul (introducere/extragere de elemente) se poate realiza prin ambele capete.\\ \\ De cele mai multe ori sunt implementate folosind liste dublu înlănțuite.\\ \\ Dintr-un anume punct de vedere, se poate considera că atât stiva cât si coada clasică sunt specializări ale tipului abstract dequeue întrucât ambele se pot implementa folosind dequeue (și restrângând operațiile ce se realizează asupra sa).\\ {{ :laboratoare:deque.png?800 |# poza # }}* **Priority queue** - Coada prioritară reprezintă un tip de coadă în care fiecare element are asociată o anume prioritate.\\ În aceste condiții,operațiile de bază asupra cozii devin:\\ * **Enqueue** - adaugă la coadă un element cu prioritatea specificată\\ * **Dequeue** - extrage elementul cu cea mai mare prioritate\\ * **Front** - examinează elementul cu cea mai mare prioritate fără a-l extrage din coadă.\\ =====4 Exerciții propuse ===== ==== 4.1 Exerciții clasice ==== 1. **FIFO buffer** O coadă este o modalitate folositoare de a stoca date care provin in mod asincronic de la un microcontroler periferic, dar care nu pot fi citite imediat. Un bun exemplu ar fi stocarea de biți proveniți de la un UART (Universal asynchronous receiver/transmitter).\\ Un buffer FIFO stochează date pe principiul "primul venit - primul servit".Structura de stocare este un spațiu alăturat de memorie.\\ Datele sunt scrise in capul cozii și citite de la coadă.Dacă parcurgerea are loc de la coadă spre cap,buffer-ul este gol.Dar dacă parcurgerea este de la cap spre coadă, implementarea trebuie să defineascî dacă cea mai veche dată trebuie scoasă sau daca scrierea nu s-a terminat. **Implementare generală**\\ 1) Definite structură:head,tail,size,buffer.\\ 2) Se realizează funcția de inițializare a cozii cu bufferul dat și marimea.\\ 3) Se realizează funcția de citire a celor nbytes din coadă;nr. citit de biți se returnează\\ 3.1 Pentru nbytes:se verifică dacă sunt date valabile (dacă coada e diferită de cap)\\ 3.2 Daca da, se ia un byte din buffer și se incrementează coada.\\ 3.3 Se verifica apoi dacă s-a terminat parcurgerea pentru a se reinițializa coada cu 0.\\ 3.4 În cazul în care nu sunt date valabile se returnează nr. de bytes.\\ 4) Se realizează funcția de scriere a celor nbytes din coadă.\\ 4.1 Pentru nbytes:inițial se verifică dacă este spațiu în buffer (coadă).\\ //[Bonus]// Generarea in mod random a datelor de intrare și prelucrarea lor cu ajutorul funcțiilor de mai sus;astfel valorile folosite vor fi introduse de la tastatură 2.Implementați pentru o structură de tip stivă funcţiile de inserare, extragere a unui nod, precum şi cele de afişare şi de semnalare a situaţiilor extreme (stivă goală au stivă plină). ====4.2 Exercitii alternative - schelet de laborator==== Pentru acest laborator puteți descărca scheletul de cod de [[http://elf.cs.pub.ro/sda-ab/wiki/_media/laboratoare/lab2-skel.zip|aici]]. Descărcați arhiva și dezarhivați-o. Pentru acest laborator sunt două exerciții, primul cu stive și al doilea cu cozi. Fiecare are mai multe task-uri. Urmăriți cu atenție comentariile din fișierele sursă. ===4.2.1 Linux=== Puteti folosi utilitarul ''%%wget%%'' pentru descarcare si utilitarul ''%%unzip%%'' pentru dezarhivare. * ''%%wget http://elf.cs.pub.ro/sda-ab/wiki/_media/laboratoare/lab2-skel.zip%%'' * ''%%unzip lab2-skel.zip%%'' <code bash> student@sda-ab-vm:~/Documents$ wget http://elf.cs.pub.ro/sda-ab/wiki/_media/laboratoare/lab2-skel.zip --2017-03-02 20:45:55-- http://elf.cs.pub.ro/sda-ab/wiki/_media/laboratoare/lab2-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 2017-03-02 20:45:56 (4,78 MB/s) - ‘lab1-skel.zip’ saved [2368/2368] student@sda-ab-vm:~/Documents$ ls lab1-skel.zip student@sda-ab-vm:~/Documents$ unzip lab2-skel.zip Archive: lab2-skel.zip creating: lab2_stive-si-cozi/ creating: lab2_stive-si-cozi/1-stack/ inflating: lab2_stive-si-cozi/1-stack/Makefile inflating: lab2_stive-si-cozi/1-stack/stack.c creating: lab2_stive-si-cozi/2-queue/ inflating: lab2_stive-si-cozi/2-queue/Makefile inflating: lab2_stive-si-cozi/2-queue/queue. student@sda-ab-vm:~/Documents$ cd lab2_stive-si-cozi student@sda-ab-vm:~/Documents/lab2_stive-si-cozi$ ls -l total 0 drwxrwxrwx 1 student student 248 mar 5 15:57 1-stack drwxrwxrwx 1 student student 248 mar 5 15:58 2-queue student@sda-ab-vm:~/Documents/lab2_stive-si-cozi$ cd 1-stack student@sda-ab-vm:~/Documents/lab2_stive-si-cozi/1-stack$ make student@sda-ab-vm:~/Documents/lab2_stive-si-cozi/1-stack$ make run </code> Pentru compilare folositi comanda ''%%make%%''. Pentru rulare puteti folosi comanda ''%%make run%%''. * Pentru exercițiul ''1-stack'', executabilul rezultat în urma comenzii ''%%make%%'' se numește ''%%stack%%''. * Pentru exercițiul ''2-queue'', executabilul rezultat în urma comenzii ''%%make%%'' se numește ''%%queue%%'' ===4.2.2 Linux + Github=== [[https://github.com/mateiuli/sda-ab_laboratoare|Aici]] puteți găsi repository-ul de pe GitHub unde se află scheletul de cod pentru fiecare laborator. Dacă sunteți familiari cu git puteți clona repo-ul local folosind comanda ''%%git clone https://github.com/mateiuli/sda-ab_laboratoare%%''. ====4.3 Opţional - de interviu==== 1. Implementaţi o stivă folosind două cozi. 2. Implementaţi o coadă folosind două stive.(utilizarea apelurilor recursive ale unor funcţii se contorizează ca folosirea unei stive) 3. Implementaţi o stivă cu valori întregi şi o funcţie care obţine valoarea maximă din stivă. Pentru interviu se cere ca funcţia să aibă complexitate de timp constantă => O(1). 4. Se dă un vector cu n întregi și un număr k. Aflați valoarea maxima pentru fiecare grupare de k numere de pe poziții consecutive.