Laboratorium 5 –ADT kolejki priorytetowej i realizacja za pomocą

Laboratorium 5 –ADT kolejki priorytetowej i realizacja za pomocą

Laboratorium 5 –ADT kolejki priorytetowej i realizacja za pomocą drzewa poszukiwań binarnych
Cele:
• Zastosowanie struktur wiązanych, zwanych również dynamicznymi lub rekurencyjnymi strukturami danych do realizacji kolejki
priorytetowej. Realizacja kolejki priorytetowej w postaci ADT za pomocą jednego z drzew poszukiwań binarnych: drzewa ze
wstawianiem jako liść, drzewa ze wstawianiem do korzenia, drzew wyważanych lub drzew czerwono-czarnych*.
• Porównanie liczby elementarnych operacji czyli porównań, przypisań, operacji arytmetycznych, wyłuskań itd. dla realizacji kolejki
priorytetowej za pomocą jednego z podanych drzew poszukiwań binarnych
• Zastosowanie parametrów funkcyjnych do tworzenia kolejki priorytetowej wg różnych atrybutów danych: nazwiska, wieku itd.
Proponowane zadania do wykonania:
Program 1.
Należy wykonać program, w którym są następujące opcje:
1.1 Wybór kryterium wstawiania i usuwania danych typu strukturalnego Osoba z kolejki: wg nazwiska lub wg wieku itp.
1.2 Wstawianie do kolejki, zrealizowanej za pomocą wybranego typu drzewa, danych w prowadzanych z klawiatury.
1.3 Usuwanie największego elementu
1.4 Wyświetlanie danych z kolejki za pomocą funkcji przejścia przez kolejkę Dla_kazdego,
1.5 Wykonanie eksperymentu do oceny czasochłonności operacji na kolejce priorytetowej
15.1. Wybór rozkładu danych wstawianych do kolejki np. wybór rozkładu losowego przez wywołanie funkcji srand z
ustalonym parametrem, lub wybór danych posortowanych przez przygotowanie danych w tablicy, posortowanych w
sposób rosnący lub malejący wg wybranej składowej w opcji 1.1.
1.5.2. Wykonanie eksperymentu: wstawienie 1000 danych do kolejki priorytetowej zgodnie z wybranym rozkładem danych
(funkcja random lub pobranie danych posortowanych z tablicy). Zliczenie operacji elementarnych (patrz Wyjaśnienia)
1.5.3. Usunięcie 1000 danych z kolejki priorytetowej, zliczając operacje elementarne za pomocą liczników, używanych
podczas wstawiania 1000 elementów w opcji 1.5.2.
1.5.4. Zapisanie w pliku wartości liczników elementarnych operacji
1.6 Prezentacja na ekranie liczby operacji zapisanych w pliku po wykonaniu eksperymentu z punktu 1.5. Zapamiętanie wyników
liczenia operacji w pliku pozwoli porównać je z wynikami dla kolejki, budowanej na bazie jednej z list oraz stogu,
tworzonych w laboratorium 4).
1.7 * Zapis do pliku funkcją Dla_kazdego podstawiając pod parametr funkcyjny funkcję zapisującą dane do pliku za pomocą
fwrite
1.8 * Odczyt z pliku funkcją Dla_kazdego podstawiając pod parametr funkcyjny funkcję odczytującą dane z pliku za pomocą
fread
Wykonanie tej opcji jest tylko wtedy sensowne, gdy drzewo zapisane do pliku nie zmieni się lub gdy zostaną wykonywane
jedynie operacje usuwania z drzewa (wtedy elementy z pliku powinny być zapisane na elementach drzewa nie zmieniając
zasady, że elementy o większych wartościach wybranych atrybutów są umieszczane na lewo, a większe na prawo,
natomiast równe są ignorowane – nadmiar elementów jest pomijany) !!!
Inną realizacją tej opcji jest tworzenie drzewa od nowa w stawiając do niego odczytywane dane z pliku (wtedy uzyskamy
drzewo posiadające prawe poddrzewo w postaci listy) i następnie wyważenie drzewa.
Wyjaśnienia:
• Funkcja Dla_kazdego (funkcja przechodząca przez wszystkie elementy drzewa w sposób rekurencyjny o przekładowym
nagłówku void Dla_kazdego(PELEMENT Wezel, zrob funkcja), gdzie typ funkcja jest zdefiniowana jako typedef
void (*zrob)(dane) oraz typedef struct Osoba dane dla drzewa. Może ona np. wyświetlać dane umieszczone w elementach kolejki
na ekranie (jeśli podstawiona funkcja pod parametr funkcyjny funkcja typu zrob potrafi wyświetlić na ekranie dane umieszczone w
elementach kolejki lub zapisywać je w pliku (jeśli podstawiona funkcja pod parametr funkcyjny funkcja typu zrob potrafi
zapisywać w pliku dane umieszczone w elementach kolejki).
void Dla_kazdego (PELEMENTD Wezel, zrob funkcja) //w programie przykładowe wywołanie Dla_kazdego(Korzen, Pokaz_dane)
{
/nagłówek funkcji void Pokaz_dane(dane Dane)
if (Wezel!=NULL)
{
Dla_kazdego(Wezel->Lewy, funkcja);
funkcja(Wezel->Dane);
Dla_kazdego(Wezel->Prawy, funkcja);
}
}
•
Wybór kryterium wstawiania i usuwania z kolejki można zrealizować za pomocą przypisania nazwy funkcji porównującej
wybrany atrybut do parametru funkcyjnego przekazywanego do funkcji wstawiającej i usuwającej (tak jak w funkcji
Dla_kazdego)
typedef int (*porownaj) (PELEMENTD a, PELEMENTD b);
int por1 (PELEMENTD a, PELEMENTD b)
{ return strcmp (a->Dane.Nazwisko, b->Dane.Nazwisko); }
int Wstaw(PELEMENTD &Wezel,PELEMENTD& Pozycja, porownaj p)
{
if (Wezel==NULL)
{
Wezel= Pozycja;
return 0;
}
if ( p(Pozycja, Wezel)<0)
return Wstaw(Wezel->Lewy, Pozycja, p);
else
if (p(Pozycja, Wezel)>0)
return Wstaw(Wezel->Prawy, Pozycja, p);
else
{
delete Pozycja;
Pozycja=NULL;
return 1;
}
}
Wywołanie funkcji Wstaw: Wstaw(Korzen, Nowy, por1);
• Wyznaczenie liczby elementarnych operacji typu porównania, przypisania, wywołania funkcji, operacji arytmetycznych, wyłuskań
(np. struktura->składowa oznacza sumę: wyłuskanie + wybór składowej za pomocą operatora . (*wskstruktura).składowa)
występujących przy wstawianiu 1000 danych, zależnych od rozkładu wstawianych danych i przy usuwaniu wszystkich elementów z
kolejki. Ważne są łączne liczby wykonanych operacji elementarnych występujących w kodzie funkcji do wstawiania i usuwania
(np. suma operacji porównania przy dodawaniu i usuwaniu 1000 elementów).
Uwaga:
1) Można wprowadzić zmiany w pisanych programach, jeśli zostaną zachowane cele laboratorium 5.
2) Do laboratorium 5 dodano:
• Program w katalogu drzewo_przykład – przykład tworzenia drzewa binarnego za pomocą wstawiania jako liść, do korzenia,
wyważania drzewa oraz przeszukiwania oraz usuwania z drzewa.
• Program w katalogu drzewo_baza – przykład tworzenia drzewa za pomocą wstawiania jako liść(opcja2), do korzenia
(opcja1) w sposób automatyczny (losowanie 1000 elementów wstawianych do drzewa) oraz wstawianych w sposób
automatyczny z jednoczesnym wyważaniem ( opcja6 – jako liść oraz opcja5-do korzenia). Program ten można przystosować
do potrzeb programu podobnie postępując przy usuwaniu elementów z drzewa jako kolejki priorytetowej (usuwanie
największego elementu)