Files - Éric Beaudry

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Introduction
Implémentation tableau ciculaire
Implémentation liste (cellules)
Exercices
INF3105 – Files (queue / deque)
Éric Beaudry
Université du Québec à Montréal (UQAM)
2016A
Éric Beaudry (UQAM)
INF3105 - Files
2016A
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Introduction
Exercices
Sommaire
1
Introduction
2
3
4
Exercices
File avec liste de cellules
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Introduction
Exercices
Les files
Structure de données simple, similaire à la pile.
Analogie : file d’attente dans une cafétéria.
Modèle FIFO : first-in-first-out (premier arrivé, premier servi).
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Introduction
Exercices
Exemples d’applications
File d’impression.
Buffers (mémoire tampon) dans les protocoles réseaux.
Traitement des événements dans un sytème GUI.
Etc.
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Introduction
Exercices
Interface abstraite d’une file standard
enfiler(e)
defiler()
tete()
taille()
vide()
enqueue(e)
dequeue()
front()
size()
empty()
Ajoute e à la queue de la file.
Enlève l’élément à la tête de la file.
Retourne l’élément à la tête.
Retourne le nombre d’éléments dans la file.
Retourne vrai si la file est vide, sinon faux.
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Introduction
Exercices
Interface standard C++ d’une file
template <class T> class File {
public:
File();
~File();
int taille() const; // optionnel
bool vide() const;
void vider() const;
const T& tete() const; // retourne sans enlever l’element en tete
void enfiler(const T& e);
// Au choix, l’une des fonctions suivantes :
T defiler(); // retourne et enleve l’element a la tete
void defiler(); // enleve l’element a la tete
void defiler(T& e); // copie l’element a la tete dans sortie et l’enleve
};
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Introduction
Exercices
Représentation C++ d’une file
Fichier entête partiel file.h
template <class T>
class FileCirculaire{
public:
FileCirculaire(int capacite=100};
~FileCirculaire();
int taille() const;
bool vide() const;
const T& tete() const;
void enfiler(const T& e);
T defiler();
private:
T∗ elements;
int capacite; // capacite de elements
int f; // index sur la tete (front)
int r; // index sur la cellule suivant la queue (rear)
int n; // nombre d’elements dans la file
};
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Introduction
Exercices
Représentation d’une file ciculaire
elements
f=2
n=8
r
0 f
elements
...
f=8
n=N-3
0
r
f
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N-1
r=5
...
N-1
r=11
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Introduction
Exercices
Constructeur
Version 1
template <class T>
FileCirculaire<T>::FileCirculaire(int _capacity) {
capacite = _capacity;
elements = new T[capacite];
f = r = 0;
n = 0;
}
Version 2
template <class T>
FileCirculaire<T>::FileCirculaire(int _capacity)
: elements(new T[initCap]), capacite(_capacity), f(0), r(0), n(0)
{
}
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Introduction
Exercices
Destructeur
template <class T>
FileCirculaire<T>::~FileCirculaire()
{
delete[] elements;
//elements = NULL; // optionnel
}
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Introduction
Exercices
Fonctions (1)
template <class T>
int FileCirculaire<T>::taille() const
{
return n;
}
template <class T>
bool FileCirculaire<T>::vide() const
{
return n == 0;
}
template <class T>
const T& FileCirculaire<T>::tete() const
{
assert(!vide());
return elements[f];
}
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Introduction
Exercices
Fonctions (2)
template <class T>void FileCirculaire<T>::enfiler(const T& element)
{
assert(taille()<capacite);
// On peut aussi reallouer le tableau dynamiquement
elements[r] = element;
r = (r+1) % capacite;
n++;
}
template <class T> void FileCirculaire<T>::defiler()
{
assert(!vide());
f = (f+1) % capacite;
n−−;
}
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Introduction
Exercices
Analyse des opérations
Opération
Complexité
enfiler(e)
defiler()
tete()
taille()
vide()
O(1)
O(1)
O(1)
O(1)
O(1)
Remarques similaire à la pile
Si on permet la réallocation du tableau, voir enfiler n’est pas toujours O(1). Voir
pile.
Lorsque le nombre d’éléments est difficile à estimer à l’avance, la perte
d’espace (au pire n/2) est difficile à éviter.
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Introduction
Exercices
Représentation naïve (intuitive) d’une file liste
avec des cellules
tete
queue
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2
3
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Introduction
Exercices
Représentation naïve (intuitive) d’une file en C++
template <class T> class FileNaive{
public:
File();
~File();
bool vide() const;
void enfiler(const T&);
void defiler();
private:
class Cellule{
public:
Cellule(const T& c, Cellule∗ s) : contenu(c), suivante(s)
T contenu;
Cellule∗ suivante;
};
Cellule∗ queue;
Cellule∗ tete
};
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Introduction
Exercices
Représentation d’une file liste avec des cellules
queue
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2
3
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4
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Introduction
Exercices
Représentation C++ d’une file
template <class T> class File{
public:
File();
~File();
bool vide() const;
void vider() const;
void enfiler(const T&);
void defiler();
private:
class Cellule{
public:
Cellule(const T& c, Cellule∗ s=NULL) : contenu(d), suivante(s) // ou {contenu=c;}
T contenu;
Cellule∗ suivante;
};
Cellule∗ queue;
};
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Introduction
Exercices
Constructeur
Version 1
template <class T>
File<T>::File()
{
queue = NULL;
}
Version 2
template <class T>
File<T>::File()
: queue(NULL)
{
}
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Introduction
Exercices
Destructeur
Version 1
template <class T>
File<T>::~File() {
while(!vide())
defiler();
}
Version 2
template <class T>
File<T>::~File()
{
vider();
}
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Introduction
Exercices
Fonctions vide() et tete()
template <class T>
bool File<T>::vide() const
{
return queue==NULL;
}
template <class T>
const T& File<T>::tete() const
{
assert(queue!=NULL);
return queue−>suivante−>contenu;
}
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Introduction
Exercices
Enfiler
template <class T>
void File<T>::enfiler(const T& element)
{
if(queue==NULL){
queue = new Cellule(element);
queue−>suivante = queue;
}else
queue = queue−>suivante = new Cellule(e, queue−>suivante);
}
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Introduction
Exercices
Defiler
template <class T>
void File<T>::defiler()
{
Cellule∗ c = queue−>suivante;
//T e = c−>contenu;
if(queue==c)
queue = NULL;
else
queue−> suivante = c−>suivante;
delete c;
// return e;
}
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Introduction
Exercices
Vider
Version 1
template <class T>
void File<T>::vider() {
while(!vide())
defiler();
}
Version 2
template <class T>
void File<T>::vider() {
Cellule∗ fin = queue;
while(queue!=NULL){
Cellule∗ suivante = queue−>suivante;
if(suivante==fin) suivante = NULL;
delete queue;
queue = suivante;
}
}
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Introduction
Exercices
Analyse des opérations
Opération
Complexité
enfiler(e)
defiler()
tete()
taille()
vide()
O(1)
O(1)
O(1)
O(1)
O(1)
Remarques
Hypothèse requise : allocation et désallocation de mémoire
(opérateurs new et delete) en temps constant, i.e. O(1). Cela
dépend de l’allocateur de mémoire (compilateur + système
d’exploitation).
Espace mémoire : on a besoin d’un pointeur par cellule.
Négligeable quand les objets sont gros.
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Exercices
Opérateur ==
template <class T>
bool File<T>::operator==(const File<T>& autre) const
{
};
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Introduction
Exercices
Opérateur =
template <class T>
File<T>& File<T>::operator=(const File<T>& autre)
{
return ∗this;
};
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