Datenstrukturen Teil 1. Arrays, Listen, Stapel und Warteschlange. Arrays. Arrays. Array

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1 Datenstrukturen Teil 1,, und Sammelbegriff für Anordnung, Aufstellung, Reihe von gleichen Elementen in festgelegter Art und Weise Werden unterschieden in Standardarrays und assoziative Können ein- oder mehrdimensional angelegt sein Je nach Programmiersprache mono- oder multitypisch Einfachste Datenstruktur, keine inhärente Funktionalität Ein eindimensionales Array ist vergleichbar mit dem mathematischen Vektor Ein n - dimensionales Array mit n=2 ist vergleichbar mit der mathematischen Matrix Array Die Daten werden in einem Block im Speicher abgelegt und sind unter einem Index abruf- und modifizierbar

2 Normale werden durch einen ganzzahligen Index angesprochen Dabei startet der Index bei 0 und geht bei Arraylänge n bis n-1 Beispiel (in JAVA) Integer[] demo = Integer[10];// Array mit 10 Stellen demo[0] = 1; // setzt den ersten Eintrag auf 1 demo[5] = 12; // setzt den fünften Eintrag auf 12 System.out.println(demo[0]); // Gibt 1 auf der Konsole aus System.out.println(demo[10]); // FEHLER!! Index geht von 0-9 Assoziative können statt mit einer Zahl mit einer Zeichenkette indexiert werden Beispiel PHP: var demo = array(); demo[ eintrag_1 ] = 1; demo[ eintrag_5 ] = 12; echo demo[ eintrag_1 ]; // Array wird angelegt // Index eintrag_1 auf 1 setzen // Index eintrag_5 auf 12 setzen // Gibt 1 aus In den meisten kompilierten Programmiersprachen (C, Java) sind Ararys von vordefinierter statischer Länge In den meisten interpretierten Sprachen (PHP, Perl) sind dynamisch und in ihrer Länge nicht festgelegt sind in nahezu allen Programmiersprachen als Basistyp vorhanden Die meisten Algorithmen können als Datenstruktur verwenden, sind aber auf andere Strukturen ausgelegt.

3 sind eine der grundlegenden Datenstrukturen, auf die andere Strukturen aufbauen Ein eintrag speichert die im zugewiesenen Daten und enthält mindestens einen Verweis auf den nächsten eintrag Damit werden erst mit zeigerfähigen Sprachen (und als Unterklasse davon den OO-Sprachen) implementierbar Beispiel (C): struct listnode { } integer i; listnode *ln; // Datenfeld für Ganzzahl // Zeiger auf nächsten eintrag listnode ln1 = {5, null}; // ein Eintrag ohne Nachfolger listnode ln2 = {7, null}; ln1.ln = &ln2; printf(ln1.ln.i); // zweiter Eintrag ohne Nachfolger // Nachfolgeeintrag von ln1 wird auf Adresse // von ln2 gesetzt, eine Liste ist gebaut // gibt 7 aus Ein Knoten: Einfach verkettete Liste: Doppelt (mehrfach) verkettete Liste: Artikel Liste (Datenstruktur). In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 3. April 2008, 13:11 UTC. URL: Einfach verkettete Liste Vorteile Elemente können sehr schnell am Anfang der Liste eingefügt werden; Sehr geringer Speicherbedarf Im Gegensatz zu einem Array ist das Einfügen problemlos möglich, ohne dass der komplette Datensatz bei jeder Vergrößerung umkopiert werden muss Nachteile Es ist aufwändig nach Daten zu suchen, Knoten einzufügen, zu löschen und die Liste zu sortieren, da über jedes einzelne Element gegangen werden und das Einfügen an der ersten und der letzten Stelle gesondert behandelt werden muss.

4 Doppelt verkettete Liste Vorteile Die Elemente in der zweiten Hälfte einer sortierten Liste sind schneller aufzufinden. Fehlerhafte Verweise können erkannt werden Schnelles Löschen und Einfügen von Elementen. Über die Liste kann von hinten nach vorne iteriert werden. Nachteile Höherer Speicherbedarf für die zusätzlichen Zeiger. Kann (theoretisch) eine beliebige Menge an typgleichen Daten aufnehmen Gibt diese entgegen zur Eingabereihenfolge wieder zurück Dies nennt man Last-in-First-out LIFO Braucht hierfür prinzipbedingt nur zwei Befehle: Push: einlagern Pop: ausgeben Artikel speicher. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 25. März 2008, 17:45 UTC. URL:

5 Durch seine Technik ideal zur Kontrolle der richtigen Termauswertung (Verschachtelung) Ebenfalls ideal zur Auswertung von Klammern Da nahezu alle Programmiersprachen grammatisch Klammer-Äquivalenz aufweisen, nutzen Compiler die struktur zur Syntax-Valdierung Artikel speicher. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 25. März 2008, 17:45 UTC. URL: Ähnliche Datenstruktur wie der, aber nach dem First-in-First-out FIFO Prinzip Kann beliebig viele Objekte aufnehmen und gibt sie in der Reihenfolge der Eingabe zurück Die dadurch entstehende Verzögerung macht die zum idealen Pufferspeicher

6 Durch die Verzögerung der Eingabedaten werden Warteschlagen meist als Puffer oder Pipelines genutzt Beispiele: Artikel (Datenstruktur). In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 23. März 2008, 19:18 UTC. URL: Internet bzw. generell Netzwerkkommunikation Druckerwarteschlange Prozessorpipeline Generell gilt für und, dass sie häufiger in Hardware als in Software genutzt werden