Was ist eine

(1)

Kapitel 8: Datenstrukturen

Datenstrukturen sind die Hälfte

aller Programmierung

(2)

Was ist eine

Datenstruktur?

Ein Mittel die Daten des

Programms so zu speichern, dass ihre Beziehung zueinander in der Struktur selbst klar ist

Beispiel: Reihungen: Daten stehen nebeneinander im Speicher

Beispiel: Strukturen: Daten

(3)

Es gibt 2 Varianten

Statische Datenstrukturen, wie Reihungen und Strukturen, die vom Compiler alloziert werden

Dynamische Datenstrukturen, die zur Laufzeit aufgebaut werden.

Dazu: Heapverwaltung

(4)

Rekursive

Datenstrukturen

Um dynamische Datenstrukturen zu bauen, werden über Zeiger

Strukturen rekursiv definiert

Beispiele: Knoten aus Listen und Bäume, Graphen, usw. müssen miteinander verkettet werden

Knoten werden nach Bedarf

(5)

Beispiel: Knotentyp von Listenelemente

typedef struct Knoten{

int Data1;

char *Data2;

struct Knoten *Naechster;

} KNOTEN;

(6)

Knotenelement einer Liste

Data1 Data2

Naechster

(7)

Bemerkung

Die Struktur

KNOTEN

enthält normale Felder

Die Struktur

KNOTEN

enthält auch Zeiger auf Strukturen vom Typ

KNOTEN

Wie alle Zeiger, müssen diese

Felder zur Laufzeit belegt werden

(8)

Beispiel: Kleine Liste bauen

...

KNOTEN s,t,u, *Liste;

s.Data1 = 1; s.Data2 = "Alboin";

t.Data1 = 2; t.Data2 = "Gisulf";

u.Data1 = 3; t.Data2 = "Theodolinda";

...

s.Naechster = &t;

t.Naechster = &u;

u.Naechster = NULL;

Liste = &s;

(9)

Eine verkettete Liste

Alboin 1 2

Gisulf Theodolinda 3

(10)

Bemerkungen

Die Strukturvariable sind alle statisch erklärt

Besser: Nach Bedarf mit

malloc()

allozieren

Man merke die Verkettung

Man merke den

Universellzeigerwert NULL

(11)

Beispiel

Dynamisches Einfügen eines Knoten in der Liste

s.Naechster = (KNOTEN *)malloc(sizeof(KNOTEN));

s.Naechster.Data1 = 4;

s.Naechster.Data2 = "Childebert";

s.Naechster.Naechster = t;

(12)

Einfügen “Childebert”

Alboin 1

2 Gisulf Theodolinda 3

Childebert 4

(13)

Datentypdefinitionen in Header-Datei

Wie alle

typedefs

: "list.h"

typedef ... DATA;

typedef struct Knoten{

DATA d;

struct Knoten *Naechster;

} ELEMENT, *LIST_POINTER;

(14)

Im Anwendungsprogramm

#include "list.h"

int main() {

LISTPOINTER Header, p;

Header = (LISTPOINTER) malloc(sizeof(ELEMENT));

Header->d.Data1 = 1;

Header->d.Data2 = "Alboin";

Header->Naechster = NULL;

...

(15)

Listenstrukturen

Verkettete Listen mit Operationen:

Liste erzeugen

Suchen eines Elementes in die Liste

Einfügen eines Element in die Liste

Entfernen eines Elements aus der

Liste

(16)

Einfügen in eine verkettete Liste

12

17

44

44 Ansfrit

Ansfrit

Grimoald

Grasulf

… ?

…

p q

a)

b)

(17)

Einfügen

Erster Versuch

void einfuegen(LISTPOINTER p, LISTPOINTER q) {

q->Naechster = p->Naechster;

p->Naechster = q;

}

Knoten

*q

wird nach Knoten

*p

und vor Knoten

(18)

Problem

Was passiert, wenn

p = NULL

ist?

In diesem Fall ist die Operation

p->Naechster

unzulässig

(19)

Besser

void einfuegen(LISTPOINTER p, LISTPOINTER q) {

if (p == NULL) p = q;

else{

q->Naechster = p->Naechster;

p->Naechster = q;

} }

(20)

Verkettete Liste Typ Queue (Schlange)

Die Liste wird mit zwei Zeiger verwaltet:

Zeiger

VORN

auf das erstes Element

Zeiger

HINTEN

auf das letztes Element

Elemente werden hinten eingefügt,

(21)

Struktur einer Schlange

…

VORN HINTEN

(22)

Die Datei queue.h

#include "list.h"

typedef ELEMENT QUEUEELEMENT;

typedef LISTPOINTER QUEUEPOINTER;

QUEUEPOINTER VORN;

QUEUEPOINTER HINTEN;

(23)

Schlangenoperationen

Leere Schlange initialisieren

Schlange mit 1 Element

*dataPtr

initialisieren

VORN = HINTEN = NULL;

VORN = HINTEN = (QUEUEPOINTER)malloc(sizeof(QUEUELEMENT));

(24)

Schlangenoperationen (Fortsetzung)

Element vorn aus der Schlange entfernen

if (VORN == NULL){fprintf(stderr, "Nein\n");

exit(1);}

else{

DATA temp;

QUEUEPOINTER where = VORN;

temp = VORN->d;

if (VORN == HINTEN) HINTEN = NULL;

(25)

Schlangenoperationen (Fortsetzung)

Element von Typ

DATA

,durch

dataPtr

gegeben, hinten einfügen

if (VORN == NULL){

VORN = (QUEUEPOINTER)malloc(sizeof(QUEUEELEMENT));

VORN->d = *dataPtr; HINTEN = VORN;

HINTEN->Naechster = NULL;}

else{

HINTEN->Naechster =

(QUEUEPOINTER)malloc(sizeof(QUEUEELEMENT));

(26)

Im Anwendungsprogramm

#include "queue.h"

...

int main() {

DATA Gothenzeug;

SchlangeInit();

Gothenzeug.Data1 = 25;

Gothenzeug.Data2 = "Theodohad";

SchlangeInsert(&Gothenzeug);

...

}