1 Kỹ thuậtlậptrình Chương 3 – Mộtsố cấutrúcdữ liệucơ bản Nội dung 1. Stack 1. Định nghĩa 2. Cài đặt 2. Queue 1. Định nghĩa 2. Cài đặt 3. Case study: Mô phỏng sân bay 3. Stack và Queue kếtnối 4. List 3.1. Stack Định nghĩaStack  Stack: là danh sách mà xóa và thêm phầntử bắtbuộcphảicùngđượcthựchiệntạimột đầuduynhất(đỉnh) 5 3 2 7 2 5 3 Push 7 Pop Pop top 5 3 2 7 top 5 2 3 top top Ví dụ của Stack trong thựctế Thư viện khuôn mẫuchuẩnSTL  STL: Standard Template Library  Là mộtphầncủathư việnchuẩncủaC++  Cung cấp các cài đặtthuậntiệnchohầuhết các cấutrúcdữ liệuphổ biến. 2 Thư việncấutrúcdữ liệuvàthuật toán  LEDA: Library Efficient Data structure Algorithm Cài đặtstack  Xây dựng class Stack, gồm các thao tác:  empty()  top()  push()  pop()  Khởitạo: thiếtlậpmột stack rỗng Hàm tạo  Tạomột stack rỗng Stack :: Stack( ); precondition: None. postcondition: The Stack exists and is initialized to be empty. Kiểuphầntử  Trong các ứng dụng khác nhau, Stack chứa các phầntử có kiểu khác nhau  int, float, …  Sử dụng Stack_entry làm kiểuphầntử  Ngườidùngcóthể lựachọnkiểuphầntử:  typedef char Stack_entry; Æ cài đặt không bị thay đổi Xử lý lỗi  Các thao tác không hợp pháp:  Rút phầntử từ Stack rỗng Æ underflow  Thêm phầntử vào stack đầy Æ overflow  Sử dụng kiểuliệt kê Error_code:  success  underflow  overflow Thiếtkế hàm thành viên Error_code Stack :: pop( ); precondition: None. postcondition: If the Stack is not empty, the top of the Stack is removed. If the Stack is empty, an Error_code of underflow is returned and the Stack is left unchanged. Error_code Stack :: push(const Stack_entry &item); precondition: None. postcondition: If the Stack is not full, item is added to the top of the Stack. If the Stack is full, an Error_code of overflow is returned and the Stack is left unchanged. 3 Thiếtkế hàm thành viên Error_code Stack :: top(Stack_entry &item) const; precondition: None. postcondition: The top of a nonempty Stack is copied to item. A code of fail is returned if the Stack is empty. bool Stack :: empty( ) const; precondition: None. postcondition: A result of true is returned if the Stack is empty, otherwise false is returned. Định nghĩalớp Stack – Sử dụng mảng const int maxstack = 10; // small value for testing class Stack { public: Stack( ); bool empty( ) const; Error_code pop( ); Error_code top(Stack_entry &item) const; Error_code push(const Stack_entry &item); private: int count; Stack_entry entry[maxstack]; }; Cài đặt Error_code Stack :: top(Stack_entry &item) const /* Pre: None. Post: If the Stack is not empty, the top of the Stack is returned in item. If the Stack is empty an Error_code of underflow is returned. */ { Error_code outcome = success; if (count == 0) outcome = underflow; else item = entry[count − 1]; return outcome; } 3.2. Queue Định nghĩa Queue  Queue: là danh sách mà việc thêm phầntử phải đượcthựchiệntạimột đầucònxóa phầntử phảithựchiệntại đầukia. Thêm (Enqueue) Xóa (Dequeue) CuốiĐầu • Queue là mộtkiểucấu trúc FIFO: First In First Out Ví dụ của Queue trong thựctế 4 Cài đặt Queue  Kiểuphầntử: Queue_entry  Các thao tác: Queue :: Queue( ); postcondition: The Queue has been created and is initialized to be empty. Error_code Queue :: append(const Queue_entry &x); postcondition: If there is space, x is added to the Queue as its rear. Otherwise an Error_code of overflow is returned. Các thao tác Error_code Queue :: serve( ); postcondition: If the Queue is not empty, the front of the Queue has been removed. Otherwise an Error_code of underflow is returned. Error_code Queue :: retrieve(Queue_entry &x) const; postcondition: If the Queue is not empty, the front of the Queue has been recorded as x. Otherwise an Error_code of underflow is returned. bool Queue :: empty( ) const; postcondition: Return true if the Queue is empty, otherwise return false. Định nghĩalớp class Queue { public: Queue( ); bool empty( ) const; Error_code append(const Queue_entry &x); Error_code serve( ); Error_code retrieve(Queue_entry &x) const; // Additional members will represent queue data. }; Cài đặt–sử dụng mảng vòng  const int maxqueue = 10; // small value for testing  class Queue {  public:  Queue( );  bool empty( ) const;  Error_code serve( );  Error_code append(const Queue_entry &item);  Error_code retrieve(Queue_entry &item) const;  private:  int count;  int front, rear;  Queue_entry entry[maxqueue];  }; Cài đặt  Mộtsố thao tác cầnthiết khác:  clear  full  size  serve_and_retrieve 5 bool Queue :: full( ) const; postcondition: Return true if the Queue is full; return false otherwise. void Queue :: clear( ); postcondition: All entries in the Queue have been removed; it is now empty. int Queue :: size( ) const; postcondition: Return the number of entries in the Queue. Error_code Queue :: serve_and_retrieve(Queue_entry &item); postcondition: Return underflow if the Queue is empty. Otherwise remove and copy the item at the front of the Queue to item and return success. 3.3. Stack và Queue kếtnối Khai báo kiểu nút  Sử dụng struct thay vì class: struct Node { // data members Node_entry entry; Node *next; // constructors Node( ); Node(Node_entry item, Node *add_on = NULL); }; Hàm tạo Node Node :: Node( ) { next = NULL; } Node :: Node(Node_entry item, Node *add_on) { entry = item; next = add_on; } Cài đặt Stack kếtnối  Sự bềnvững: Thựchiệnstack kếtnốivới giao diệngiống như cũ:  Kiểuphầntử cũ: Stack_entry Ækhai báo: typedef Stack_entry Node_entry; push và pop  Đỉnh stack là nút đầutiêncủacấutrúckếtnối 6 Stack kếtnối class Stack { public: Stack( ); bool empty( ) const; Error_code push(const Stack_entry &item); Error_code pop( ); Error_code top(Stack_entry &item) const; private: Node *top_node; }; Thêm phầntử mới  Stack rỗng:  top_node = NULL  Thêm phầntử mới (item) làm phầntửđỉnh: Node *new_top = new Node(item, top_node); top_node = new_top; Stack::push Error_code Stack :: push(const Stack_entry &item) /* Post: Stack_entry item is added to the top of the Stack; returns success or returns a code of overflow if dynamic memory is exhausted. */ { Node *new_top = new Node(item, top_node); if (new_top == NULL) return overflow; top_node = new_top; return success; } Xóa phầntửđầu Stack::pop Error_code Stack :: pop( ) /* Post: The top of the Stack is removed. If the Stack is empty the method returns underflow; otherwise it returns success. */ { Node *old_top = top_node; if (top_node == NULL) return underflow; top_node = old_top->next; delete old_top; return success; } Nhược điểmvàSửachữa  Nhược điểm:  Chưaquảnlýròrỉ bộ nhớ  Sửachữa:  Hàm hủy  Hàm tạocopy  Chồng toán tử gán 7 Hàm hủy  Stack :: Stack( ) // Destructor  /* Post: The Stack is cleared. */  {  while (!empty( ))  pop( );  } Chồng toán tử gán Stack& Stack :: operator = (const Stack &original) /* Post: The Stack is reset as a copy of Stack original. */ { Node *new_top, *new_copy, *original_node = original.top_node; if (original_node == NULL) new_top = NULL; else { // Duplicate the linked nodes new_copy = new_top = new Node(original_node->entry); while (original_node->next != NULL) { original_node = original_node->next; new_copy->next = new Node(original_node->entry); new_copy = new_copy->next; } } while (!empty( )) // Clean out old Stack entries pop( ); top_node = new_top; // and replace them with new entries. return *this; } Hàm tạo copy Stack :: Stack(const Stack &original) // copy constructor /* Post: The Stack is initialized as a copy of Stack original. */ { Node *new_copy, *original_node = original.top_node; if (original_node == NULL) top_node = NULL; else { // Duplicate the linked nodes. top_node = new_copy = new Node(original_node->entry); while (original_node->next != NULL) { original_node = original_node->next; new_copy->next = new Node(original_node->entry); new_copy = new_copy->next; } } } Cậpnhật định nghĩalớp class Stack { public: // Standard Stack methods Stack( ); bool empty( ) const; Error_code push(const Stack_entry &item); Error_code pop( ); Error_code top(Stack_entry &item) const; // Safety features for linked structures Stack( ); Stack(const Stack &original); void operator = (const Stack &original); protected: Node *top_node; }; Queue móc nối 8 Lớp Queue class Queue { public: // standard Queue methods Queue( ); bool empty( ) const; Error_code append(const Queue_entry &item); Error_code serve( ); Error_code retrieve(Queue_entry &item) const; // safety features for linked structures Queue( ); Queue(const Queue &original); void operator = (const Queue &original); protected: Node *front, *rear; }; Hàm tạo Queue :: Queue( ) /* Post: The Queue is initialized to be empty. */ { front = rear = NULL; } Thêm mộtphầntử Error_code Queue :: append(const Queue_entry &item) /* Post: Add item to the rear of the Queue and return a code of success or return a code of overflow if dynamic memory is exhausted. */ { Node *new_rear = new Node(item); if (new_rear == NULL) return overflow; if (rear == NULL) front = rear = new_rear; else { rear->next = new_rear; rear = new_rear; } return success; } Xóa mộtphầntử Error_code Queue :: serve( ) /* Post: The front of the Queue is removed. If the Queue is empty, return an Error_code of underflow. */ { if (front == NULL) return underflow; Node *old_front = front; front = old_front->next; if (front == NULL) rear = NULL; delete old_front; return success; } . 1 Kỹ thuậtlậptrình Chương 3 – Mộtsố cấutrúcdữ liệucơ bản Nội dung 1. Stack 1. Định nghĩa 2. Cài đặt 2. Queue 1. Định nghĩa 2. Cài đặt 3. Case study: Mô phỏng sân bay 3. Stack và Queue. cấp các cài đặtthuậntiệnchohầuhết các cấutrúcdữ liệuphổ biến. 2 Thư việncấutrúcdữ liệuv thuật toán  LEDA: Library Efficient Data structure Algorithm Cài đặtstack  Xây dựng class Stack, gồm các. kếtnối 4. List 3. 1. Stack Định nghĩaStack  Stack: là danh sách mà xóa và thêm phầntử bắtbuộcphảicùngđượcthựchiệntạimột đầuduynhất(đỉnh) 5 3 2 7 2 5 3 Push 7 Pop Pop top 5 3 2 7 top 5 2 3 top top Ví