Uživatelské nástroje

Nástroje pro tento web


informatika:maturita:21a

Rozdíly

Zde můžete vidět rozdíly mezi vybranou verzí a aktuální verzí dané stránky.

Odkaz na výstup diff

Obě strany předchozí revizePředchozí verze
Následující verze
Předchozí verze
informatika:maturita:21a [30. 01. 2018, 13.08] – korekce xsillinginformatika:maturita:21a [17. 02. 2026, 21.03] (aktuální) – xwolf4
Řádek 1: Řádek 1:
 ====== Fronta a zásobník ====== ====== Fronta a zásobník ======
 +Tyto datové struktury si lze vyzkoušet na této [[https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/Algorithms.html|stránce]].
  
 Fronta i zásobník jsou 2 principiálně velmi podobné způsoby dočasného uložení dat v rámci programu. Používají se v případech, kdy je třeba postupně projít všechny prvky dat, a to právě jednou. Fronta i zásobník jsou 2 principiálně velmi podobné způsoby dočasného uložení dat v rámci programu. Používají se v případech, kdy je třeba postupně projít všechny prvky dat, a to právě jednou.
 +
 +Fronta a zásobník jsou centrální datové struktury algoritmů vyhledávání do šířky (BFS) a vyhledávání do hloubky (DFS). Jediným rozdílem mezi těmito algoritmy je použitá datová struktura.
  
 ===== Základní funkce ===== ===== Základní funkce =====
Řádek 11: Řádek 14:
  
 Funguje na principu **FIFO** (first in first out), to znamená, že si frontu můžeme představit třeba jako frontu na úřadu práce. Lidé (data) se řadí po příchodu do fronty a ve stejném pořadí se i dostanou na řadu (data jsou tedy dříve vrácena). Funguje na principu **FIFO** (first in first out), to znamená, že si frontu můžeme představit třeba jako frontu na úřadu práce. Lidé (data) se řadí po příchodu do fronty a ve stejném pořadí se i dostanou na řadu (data jsou tedy dříve vrácena).
 +
 +Jsou potřeba dva ukazatele: front (zde jsou odebírána data) a rear (zde jsou data vkládána) 
  
 ==== Metody Implementace ==== ==== Metody Implementace ====
  
-=== Pomocí statického pole === 
  
-Řešení pomocí statického pole funguje tak, že si vytvoříme danou frontu jako **pole**. V rámci funkce push(objekt) pak postupně dáváme data do pole a ve funkci pop() vždy vezmeme první položku a všechny zbylé posuneme o jedno místo dopředu.+=== Cyklické pole === 
 +Při volání funkce pop() opět získáme data, ale tentokrát hodnotu rear ukazatele ponecháváme a naopak se zvyšuje hodnota ukazatele front. Celá fronta je navíc skutečně cyklická, takže v situaci kdy se uvolní prostor z původního "začátku" fronty, může být znova zaplňen na jejím konci.
  
-Nevýhodou tohoto způsobu implementace je, že jsme **omezeni velikostí** námi vytvořeného pole. Výhodou zase naopak je, že za všech okolností **víme, kolik máme na data místa**.+viz. diagram: 
  
-=== Pomocí ukazatelů ===+{{ :informatika:maturita:circularqueuediagram.png?nolink |}} 
 + 
 +Výhody: 
 +  * O(1) přečtení libovolné hodnoty ve frontě (ne pouze na začátku nebo konci) 
 +  * rychlejší než linked list 
 +    * výhodnější pro CPU cache 
 +    * menší "object overhead" 
 +  * umí využít informaci o maximální velikosti (viz kód) 
 +Nevýhody: 
 +  * O(1)* amortizovaná časová složitost přidání hodnoty 
 +    * téměř vždy O(1) 
 +    * O(n) v případě naplnění fronty - musíme celé pole zkopírovat do nového pole s větší velikostí (viz kód) 
 +    * může být pomalejší než linked list, když musí často zvětšovat velikost pole 
 +  * neumí zmenšit svou velikost (může plýtvat pamětí) 
 +  * fronta je omezená velikostí ukazatelů - například v Javě má maximální velikost Integer.MAX_VALUE - 8 = 2 147 483 439 
 +Implementací cyklického pole je například kolekce ArrayDeque v jazyce Java, tady je její zjednodušená verze: 
 + 
 +{{:informatika:maturita:circular_queue.png?600|}} 
 + 
 + 
 +=== Pomocí ukazatelů (Linked list) ===
  
 Metodu řešení pomocí **ukazatelů** můžeme vidět na níže uvedeném diagramu. Výhoda tohoto řešení je zároveň i jeho nevýhodou – jsme už sice schopni přidávat do fronty příspěvky až do konce paměti, zároveň ale (při špatné implementaci) může dojít k **přehlcení nebo až přetečení paměti**, což může vést k nestabilitě systému. Metodu řešení pomocí **ukazatelů** můžeme vidět na níže uvedeném diagramu. Výhoda tohoto řešení je zároveň i jeho nevýhodou – jsme už sice schopni přidávat do fronty příspěvky až do konce paměti, zároveň ale (při špatné implementaci) může dojít k **přehlcení nebo až přetečení paměti**, což může vést k nestabilitě systému.
  
-{{:informatika:maturita:queuepointerdiagram.png|}}+{{:informatika:maturita:queue_linked_list_animation.gif?|}}
  
 +Výhody:
 +  * O(1) složitost přidání hodnoty
 +  * neomezená velikost
 +  * dynamicky se zvětšuje a zmenšuje - neplýtvá pamětí
 +Nevýhody:
 +  * pomalejší než cyklické pole
 +
 +Zde je zjednodušená verze kolekce LinkedList v jazyce Java. (V jazyce Java je LinkedList obousměrně vázaný seznam, ale pro jednoduchost je níže implementovaný jako jednosměrně vázaný seznam)
 +
 +{{:informatika:maturita:linked_list_implementation.png?600|}}
  
 ===== Zásobník (stack) ===== ===== Zásobník (stack) =====
  
 Funguje na principu **LIFO** (last in first out), to znamená, že funguje stejně **jako zásobník v samopalu**. Při nabíjení samopalu (vkládání dat) skládáme vždy náboje na spodek zásobníku a vršíme je na sebe, při výstřelu (výběru dat) se náboje berou svrchu – poslední vložený je tedy vystřelen jako první. Funguje na principu **LIFO** (last in first out), to znamená, že funguje stejně **jako zásobník v samopalu**. Při nabíjení samopalu (vkládání dat) skládáme vždy náboje na spodek zásobníku a vršíme je na sebe, při výstřelu (výběru dat) se náboje berou svrchu – poslední vložený je tedy vystřelen jako první.
 +
 +Bez zásobníku by v programování nefungovalo volání funkcí. Detailně je to popsáno v tomto [[https://www.youtube.com/watch?v=7YyALikxAlU&t=2s|videu]]
  
 ==== Metody Implementace ==== ==== Metody Implementace ====
informatika/maturita/21a.1517314124.txt.gz · Poslední úprava: autor: xsilling

Donate Powered by PHP Valid HTML5 Valid CSS Driven by DokuWiki