AULA 20 - Programação 1 - Graduação

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Objetivos

  • Apresentar as listas encadeadas;
  • Apresentar algumas aplicações.


Listas Encadeada

Trata-se uma representação de uma sequência de objetos, todos do mesmo tipo, na memória do computador. Cada elemento da sequência é armazenado em uma célula da lista: o primeiro elemento na primeira célula, o segundo na segunda e assim por diante.

Estrutura de uma lista encadeada

Uma lista encadeada (= linked list = lista ligada) é uma sequência de células; cada célula contém um objeto de algum tipo e o endereço da célula seguinte.

Vamos supor que os objetos armazenados nas células são do tipo int. A estrutura de cada célula de uma determinada lista pode ser definida assim:

struct cel {
    int conteudo; 
    struct cel *prox;
};


123 --->


Sendo
123: conteudo
--->: *prox

É conveniente tratar as células como um novo tipo-de-dados e atribuir um nome a esse novo tipo:

typedef struct cel celula;  // célula

Uma célula c e um ponteiro p para uma célula podem ser declarados assim:

celula  c;
celula *p;


Se c é uma célula então c.conteudo é o conteúdo da célula e c.prox é o endereço da próxima célula. Se p é o endereço de uma célula, então p->conteudo é o conteúdo da célula e p->prox é o endereço da próxima célula. Se p é o endereço da última célula da lista então: p->prox vale NULL.


123 ---> 234 ---> 345 ---> 456 ---> 567 ---> 678 NULL


Listas com cabeça e sem cabeça

Uma lista encadeada pode ser organizada de duas maneiras diferentes.

Lista com cabeça: O conteúdo da primeira célula é irrelevante: ela serve apenas para marcar o início da lista. A primeira célula é a cabeça (= head cell = dummy cell) da lista. Digamos que ini é o endereço da primeira célula. Então ini->prox == NULL se e somente se a lista está vazia. Para criar uma lista vazia, basta fazer:
celula c, *ini;
c.prox = NULL;
ini = &c;

ou, se preferir alocar a primeira célula dinâmicamente,

celula *ini;
ini = malloc( sizeof (celula));
ini->prox = NULL;
Lista sem cabeça: O conteúdo da primeira célula é tão relevante quanto o das demais. Nesse caso, a lista está vazia se o endereço de sua primeira célula é NULL. Para criar uma lista vazia basta fazer
celula *ini;  
ini = NULL;

É preferível as listas sem cabeça porque são mais simples, porém, a vida do programador fica mais fácil quando as listas têm cabeça.

Exemplos
Para imprimir o conteúdo de uma lista encadeada com cabeça:
// Imprime o conteúdo de uma lista encadeada
// com cabeça. O endereço da primeira célula é ini.

void imprima( celula *ini) {
   celula *p;
   for (p = ini->prox; p != NULL; p = p->prox) 
      printf( "%d\n", p->conteudo);
}
Mesma função para lista sem cabeça:
// Imprime o conteúdo de uma lista encadeada ini.
// A lista não tem cabeça.

void imprima( celula *ini) {
   celula *p;
   for (p = ini; p != NULL; p = p->prox) 
      printf( "%d\n", p->conteudo);
}

NOTE que o tipo de dados ini não inicializa no próximo (ini->prox) como no exemplo acima.

Busca em uma lista encadeada

Veja como é fácil verificar se um inteiro x pertence a uma lista encadeada, ou seja, se é igual ao conteúdo de alguma célula da lista:

// Esta função recebe um inteiro x e uma lista
// encadeada ini de inteiros, com celula-cabeça.
// A função devolve o endereço de uma celula que
// contém x ou devolve NULL se tal celula não
// existe.

celula *busca( int x, celula *ini)
{
   celula *p;
   p = ini->prox;
   while (p != NULL && p->conteudo != x) 
      p = p->prox; 
   return p; 
}

Exercícios propostos

Por vezes não se conhece o tamanho dos dados que se vai manipular e o uso de uma lista pode ser conveniente para armazená-los. Um sistema de estoque de produtos, por exemplo, poderia ser armazenado na forma de uma lista.

Exemplo de lista ligada
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

/*========================*/
/** OPERAÇÔES COM LISTA LIGADA ******/
/*========================*/

/*
   tipos e variáveis globais
*/

struct TProduto{
   int codigo;
  struct TProduto *next;
} *head, *tail;


/*
   adiciona item a cabeça da lista
   retorna 0 se tudo ok e -1 se erro
*/
int add_nodo_head(int codigo)
{

}

/*
   adiciona item ao final  lista
   retorna 0 se tudo ok e -1 se erro
*/
int add_nodo_tail(int codigo)
{
   struct TProduto *p =  malloc (sizeof(struct TProduto));
   if (!p)
        return -1;

   p->codigo = codigo;
   p->next = NULL;

   if (tail==NULL) {
      /* lista vazia */
      tail = head = p;
   }else {
     /*lista não vazia */
       tail->next = p;
       tail = p;
   }
   return 0;
}

/*
   imprimir lista 
*/

void print_list()
{

}
 
main()
{
  int i;

  head = tail = NULL;
  print_list ();
  for (i=0;i<5;i++)
     add_nodo_tail(i);

  print_list ();
}


Exercício 1

No exercício anterior:

  • Implementar a função add_node_head()
  • Implementar a função print_list()
  • Implementar a função delete_node(int codigo)

Exercício 2

Considere um sistema de estoque de uma livraria representado por uma tabela conforme abaixo. Elabore as funções para adicionar, remover e listar um livro na/da tabela. Considere que uma entrada livre possui o ponteiro titulo igual a NULL.

#include <stdio.h>
#define TAM 10
 
 
struct tLivro {
  char *titulo;
  char *autor;
  char *isbn;
  float *preco;
  int  estoque;
};
 
 
typedef struct tLivro TLivro;
 
TLivro Livros[10]; /* iniciar a tabela com NULL */
 
 
 
TLivro *retornar_entrada_livre()
{
}
 
int adicionar_livro()
{
 char aux_isbn[20];
 TLivro *p;

 /* Ler ISBN */
 if(verificar_livro_existe(aux_isbn)==1)
    return 0;
 if((p=retornar_entrada_livre())==NULL)
    return -1;
 
 /* Ler os dados do livro pelo teclado e colocar na estrutura 
    apontada por p*/
 
}
 
/* retorna 0 se removido com sucesso e -1 caso contrário */
int remover_livro(char *isbn)
{
}
 
void imprimir_dados_livro(char *isbn)
{
}
 
main()
{
 /* testar as funções aqui */
}

Exercício 3

Refazer o exercício anterior usando filas.

Exercício 5

Seja a seguinte estrutura:

struct tipo_carro {
   char *marca;
   char *modelo;
   int  potencia;
};

typedef tipo_carro tcarro;


Implpementar as funções abaixo:

/* cria dinamicamente uma estrutura,
   preenche os dados dos campos
   e retorna um ponteiro para a estrutura criada
   Retorna NULL caso não consiga alocar área
 */
tcarro *ler_carro()
{
}

/*
  recebe dois ponteiros para estruturas do tipo carro e
  retorna -1 caso pelo menos um dos ponteiros seja NULL,
  retorna 0 se os modelos forem iguais
  e retorna 1 se os modelos forem diferentes */
int compara_modeloa(tcarro *p1, tcarro *p2)
{
}

/* libera a área da estrutura passada como parâmetro */
void deleta_estrutura(tcarro *p)
{
}

main()
{
  /*testar as funções aqui */
  /* criar dois carros */
  /* comparar o modelo dos dois carros. Testar o retorno */
  /* liberar a área das estruturas */
}

Referência complementar

http://www.ime.usp.br/~pf/algoritmos/aulas/lista.html



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