Queue
เป็นโครงสร้างข้อมูลแบบเชิงเส้นหรือลิเนียร์ลิสต์ ซึ่งมีลักษณะที่ว่า ข้อมูลที่นำเข้าไปเก็บก่อนจะถูกนำออกมาทำงานก่อน ส่วนข้อมูลที่เข้าไปเก็บทีหลังก็จะถูกนำออกมาใช้งานทีหลัง ขึ้นอยู่กับลำดับการเก็บข้อมูล จะ
เรียกลักษณะการทำงานแบบนี้ว่า เข้าก่อนออกก่อน หรือ First In First Out (FIFO) มีข้อกำหนดให้ชุดปฏิบัติการสามารถเพิ่มค่าเข้าไปในตอนท้ายของรายการเพียงด้านเดียว เรียกว่า ส่วนหลัง ( Rear ) และลบค่าในตอนต้นของรายการเพียงด้านเดียว เรียกว่า ส่วนหน้า ( Front )
การดำเนินการพื้นฐานของ Queue ได้แก่
- การนำข้อมูลเข้าสู่ Queue เรียกว่า enqueue
- การนำข้อมูลออกจาก Queue เรียกว่า dequeue
- การนำข้อมูลที่อยู่ตอนต้นของ Queue มาแสดง เรียกว่า queue front
- การนำข้อมูลที่อยู่ตอนท้ายของ Queue มาแสดง เรียกว่า queue rear
การนำข้อมูลเข้าสู่โครงสร้างคิว (enqueue)
เป็นกระบวนการอ่านข้อมูลจากภายนอกเข้าสู่โครงสร้างคิวทางด้านปลายที่พอยน์เตอร์ R ชี้อยู่ โดยพอยน์เตอร์ R จะเปลี่ยนตำแหน่ง ชี้ไปยังตำแหน่งที่ว่างตำแหน่งถัดไป ก่อนนำข้อมูลเข้าสู่โครงสร้างคิว
ข้อควรคำนึงถึง คือ ในขณะที่คิวเต็ม (Full Queues) หรือไม่มีช่องว่างเหลืออยู่ จะไม่สามารถนำข้อมูลเข้าไปเก็บในโครงสร้างคิวได้อีก ซึ่งจะทำให้เกิดปัญหา “Overflow” ขึ้น
"ขั้นตอนการนำข้อมูลเข้าสู่โครงสร้างคิว" มีดังนี้
1. เมื่อมีข้อมูลเข้าสู่คิว ให้ตรวจสอบว่าคิวเต็มหรือไม่ ถ้าคิวเต็มไม่ให้มีการรับข้อมูล
2. ถ้าคิวไม่เต็มให้เลื่อนตำแหน่งพอยน์เตอร์ R แล้วนำข้อมูลเข้าสู่คิว
3. ตรวจสอบเงื่อนไขว่าถ้าเป็นข้อมูลตัวแรกในคิว ให้เปลี่ยนพอยน์เตอร์ F ให้ชี้ค่าแรก
การนำข้อมูลออกจากโครงสร้างคิว (dequeue)
เป็นการลบข้อมูลออกจากโครงสร้างคิวทางด้านหน้า ของโครงสร้างคิว โดยมีพอยน์เตอร์ F เป็นพอยน์เตอร์ชี้บอกตำแหน่งที่ข้อมูลอยู่ เมื่อมีการลบข้อมูล ออกจากโครงสร้างคิวเรียบร้อยแล้ว พอยน์เตอร์ F จะเลื่อนตำแหน่ง ไปยังตำแหน่งถัดไป
ข้อควรคำนึงถึง คือ เมื่อคิวว่าง (Empty queue) หรือไม่มีข้อมูลเหลืออยู่ จะไม่สามารถนำข้อมูลออกจากคิวได้อีก ซึ่ง จะทำให้เกิดปัญหา “underflow” ขึ้น
"ขั้นตอนการนำข้อมูลออกจากโครงสร้างคิว" มีดังนี้
1. ตรวจสอบว่าเป็นคิวว่าง (Empty Queues) หรือไม่
2. ถ้าคิวไม่ว่างให้นำข้อข้อมูลออกจากคิว ณ ตำแหน่งที่ F ชี้อยู่ จากนั้นก็ทำการเลื่อนตำแหน่งพอยน์เตอร์ F ไปยังตำแหน่งถัดไป
3. ถ้ามีข้อมูลอยู่เพียงตัวเดียว ให้กำหนดให้พอยน์เตอร์ F และ R เป็นศูนย์ (0)
การแสดงข้อมูลตอนต้นของคิว (Queue Front)
เป็นการนำข้อมูลที่อยู่ตอนต้นของคิวมาแสดง แต่จะไม่มีการเอาข้อมูลออกจากคิว ซึ่งประโยชน์ของมันก็คือ สามารถทำให้เรารู้ว่า คิวถัดไป (next queue) คืออะไร
การแสดงข้อมูลตอนท้ายของคิว (Queue Rear)
เป็นการนำข้อมูลที่อยู่ตอนท้ายของคิวมาแสดง แต่จะไม่ทำการเพิ่มข้อมูลเข้าไปในคิว ซึ่งประโยชน์ของมันก็คือ สามารถทหให้เรารู้ว่าลำดับสุดท้ายคืออะไร ลำดับที่เท่าไร
การแทนที่ข้อมูลของคิว สามารถทำได้ 2 วิธี คือ
1. การแทนที่ข้อมูลของคิวแบบลิงค์ลิสต์ ประกอบไปด้วย 2 ส่วน คือ Head Node ได้แก่ Front, Rear และจำนวนสมาชิกในคิว และ Data Node ได้แก่ ข้อมูล และพอยน์เตอร์ที่ชี้ไปยังข้อมูลตัวถัดไป
การดำเนินการเกี่ยวกับคิว ได้แก่
1.) Create Queue เป็นการจัดสรรหน่วยความจำให้กับ Head Node และให้ค่า pointer ทั้ง 2 ตัวมีค่าป็น null และจำนวนสมาชิกเป็นศูนย์
2.) Enqueue เป็นการเพิ่มข้อมูลเข้าไปในคิว ซึ่ง pointer rear จะเปลี่ยน
3.) Dequeue เป็นการนำข้อมูลออกจากคิว ซึ่ง pointer front จะเปลี่ยน
4.) Queue Front เป็นการนำข้อมูลที่อยู่ตอนต้นของคิวมาแสดง
5.) Queue Rear เป็นการนำข้อมูลที่อยู่ส่วนท้ายของคิวมาแสดง
6.) Empty Queue เป็นการตรวจสอบว่าคิวว่างหรือไม่
7.) Full Queue เป็นการตรวจสอบว่าคิวเต็มหรือไม่
8.) Queue Count เป็นการนับจำนวนสมาชิกที่อยู่ในคิว
9.) Destroy Queue เป็นการลบข้อมูลทั้งหมดที่อยู่ในคิว วิธีการคือ ต้องทำการ Dequeue ทีละตัว แล้วจึงจะ Destroy
2. การแทนที่ข้อมูลของคิวแบบอะเรย์
จากการดำเนินการกับโครงสร้างคิวจะเห็นได้ว่า โครงสร้างคิวยังไม่มีประสิทธิภาพเพียงใดนัก เนื่องจากเมื่อมีการเพิ่มข้อมูลจนเต็ม (Full Queue) และมีการลบข้อมูลออกจากโครงสร้างคิวแล้ว พอยน์เตอร์ F จะยังคงอยู่ที่ตำแหน่งเดิม ไม่สามารถเปลี่ยนไปที่ตำแหน่งเริ่มต้นใหม่ได้จนกว่าจะมีการลบข้อมูลออกจากคิวหมดแล้ว (Empty Queue) จึงจะสามารถกำหนดพอยน์เตอร์ข้อมูล F และ R ให้กลับไปยังตำแหน่งเริ่มต้นใหม่ได้ ทำให้เสียพื้นที่ของโครงสร้างคิวในตำแหน่งที่พอยน์เตอร์ F ผ่านมา ไปเนื่องจากต้องรอให้ตำแหน่งของพอยน์เตอร์ F ไปยังตำแหน่งสุดท้ายก่อน (เมื่อคิวว่าง) จึงจะสามารถใช้พื้นที่ดังกล่าวได้
จากสาเหตุดังกล่าวมาแล้ว จึงได้มีการพัฒนาโครงสร้างคิวให้มีความยืดหยุ่นมากขึ้น สามารถใช้งานพื้นที่โครงสร้างคิวได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ โดยการนำปลายทางของโครงสร้าง คือ ด้านหน้าของโครงสร้าง (Front) และด้านหลังของโครงสร้าง (Rear) มาเชื่อมต่อกันในลักษณะวงกลม เรียกว่า คิววงกลม (Circular Queue)
ลักษณะโครงสร้างของคิวแบบวงกลม
ในกรณีที่เป็นคิวแบบวงกลม คิวจะเต็มก็ต่อเมื่อมีการเพิ่มข้อมูลเข้าไปในคิวเรื่อยๆ จนกระทั่ง rear มีค่าน้อยกว่า front อยู่ 1 ค่า คือ rear = front - 1
การประยุกต์ใช้คิว
- ใช้ในระบบปฏิบัติการ เช่น การจัดคิวโปรเซสเข้าใช้ซีพียู การจัดคิวงานพิมพ์
- ใช้ในเราเตอร์ เช่น การจัดคิวให้กับแต่ละ packet ก่อนส่งเข้าสาย
- ใช้ในการให้บีการลูกค้า คืด ต้องวิเคราะห์จำนวนลูกค้าในคิวที่เหมาะสม ว่าควรเป็นเท่าใด เพื่อให้ลูกค้าเสียเวลาน้อยที่สุด
- การเขียนโปรแกรมเพื่อจำลองแบบของสนามบิน จะใช้โครงสร้างข้อมูลแบบคิว แทนคิวของเครื่องบิน ที่จะรอขึ้นหรือรอลง แต่ค่อนข้างเป็นโปรแกรมที่ซับซ้อน ดังสภาพความเป็นจริงที่ว่า " สนามบินมีขนาดเล็กแต่มีเครื่องบินขึ้นลงจนวนมาก มีทางวิ่ง(runway)เพียงทางเดียว ณ เวลาใดๆ เครื่องบิน จะขึ้นหรือจะลงสามารถเป็นไปได้กรณีเดียวเท่านั้น และเพียงครั้งละเครื่องเดียวด้วย เครื่องบินที่มาถึงสนามบิน พร้อมที่จะขึ้นหรือลง ณ เวลาใด ๆ ก็ได้ ดังนั้น ณ เวลาใด ๆ ทางวิ่งอาจจะว่างหรืออาจจะมีเครื่องบินกำลังขึ้น หรือลงอยู่ก็ได้ และอาจจะมีเครื่องบินหลายลำที่รอขึ้นและรอลง จึงมีคิว 2 คิวคือคิวขึ้น(takeoff ) และคิวลง(landing)เครื่องเหล่านั้น หากว่าการรอนั้นบนพื้นดินจะดีกว่าบนอากาศ สนามบินขนาดเล็กจึงต้อง มีการให้เครื่องบินขึ้นต่อเมื่อไม่มีเครื่องบินลง หลังจากได้รับสัญญาณร้องขอจากเครื่องบินลำใหม่เพื่อจะลงหรือขึ้น" โปรแกรมการจำลองแบบจะให้บริการเครื่องบินที่อยู่ในตำแหน่งหัวคิวของคิวรอลงก่อนและถ้าคิวที่รอลงว่าง จึงอนุญาตให้เครื่องบินรอขึ้นขึ้นได้ โปรแกรมจำลองแบบนี้สามารถจะทำงานได้ตลอดเวลา
วันพฤหัสบดีที่ 13 สิงหาคม พ.ศ. 2552
DTS06-04-08-2552
Stack
สแตคเป็นโครงสร้างข้อมูลที่มีลักษณะแบบลำดับ (sequential) คือการกระทำกับข้อมูลจะกระทำที่ปลายข้างเดียวกันที่ส่วนปลายสุดของสแตค การกระทำกับข้อมูลของสแตคประกอบไปด้วยการนำเข้าข้อมูลเข้า (PUSH) ที่ส่วนบนสุดของสแตค และการนำข้อมูลออก (POP) ที่ส่วนบนสุดของสแตคเช่นกัน ในการจะ Push ข้อมูลเข้าก็ต้องตรวจสอบด้วยว่าข้อมูลในสแตคเต็มหรือไม่ หากสแตคเต็มก็จะไม่สามารถ Push หรือนำข้อมูลเข้าได้ เช่นเดียวกับการ Pop ข้อมูลออกก็ต้องตรวจสอบด้วยว่ามีข้อมูลอยู่ในสแตคหรือไม่ หากไม่มีข้อมูลอยู่ในสแตคหรือสแตคว่าง (empty stack) ก็ไม่สามารถ pop ได้การนำข้อมูลเข้า-ออก จากสแตค (push , pop) จะมีลักษณะแบบเข้าหลัง ออกก่อน (LIFO : Last In , First Out) คือ ข้อมูลที่เข้าไปในสแตคลำดับหลังสุด จะถูกนำข้อมูลออกจากสแตคเป็นลำดับแรก
ตัวดำเนินงานพื้นฐานของสแตก ประกอบไปด้วย กระบวนการ 3 กระบวนการคือ
1. Push เป็นฟังก์ชั่นมี 2 พารามิเตอร์คือ s กับ i คือการนำเข้าข้อมูลใส่ลงไปในสแตกเช่น สแตก s ต้องการใส่ข้อมูล i ในสแตก จะได้ push (s,i) คือใส่ข้อมูลi ลงไปในทอปของสแตก s ในการเพิ่มข้อมูลลงในสแตก จะต้องตรวจสอบว่าสแตก เต็มหรือไม่ ถ้าไม่เต็มก็สามารถเพิ่มข้อมูลลงไปในสแตกได้ แล้วปรับตัวชี้ที่ตำแหน่งข้อมูลใหม่ ถ้าสแตกเต็ม (Stack Overflow) ก็จะไม่ลสามารถเพิ่มข้อมูลเข้าไปในสแตกได้อีก
2.Pop หรือการดึงข้อมูลออก การดึงออกข้อมูล คือการนำเอาข้อมูลออกจากสแตก ซึ่งการดำเนินการก็จะต้องดำเนินการในตำแหน่ง top กรณีของการ pop ก็จะต้องตวรจสอบด้วยว่า หากไม่มีข้อมูลภายในสแตกแล้วยังมีการเรียก pop ข้อมูลอีกจะทำให้เกิดข้อผิพลาดที่เรียกว่า stack under flow
3. Top หรือตำแหน่งบนสุด ตำแหน่งบนสุดนั้นใช้ top เป็นตัวกำกับ ซึ่งบอกให้ทราบว่าหากต้องการ pop หรือ push ข้อมูลก็สามารถทำได้ ณ ตำแหน่งนี้ โดยลักษณะการดำเนินการของ top เป็นเพียงสิ่งที่บอกตำแหน่งของข้อมูลท่อยู่บนสุดเท่านั้น หากมีการ push ข้อมูลตำแหน่งของ top ก็จะชี้ไปค่าตำแหน่งสูงสุดใหม่ หรือ หากมีการ pop ข้อมูลออกไป top ก็ไม่ใช่ตัวลบค่า แต่จะเป็นการคืนค่าและลดตำแหน่งลงมา ซึ่งtop จะเกิดความผิดพลาดกรณีเดียวกันกับ pop คือ Underflow เมื่อ สแตกนั้นเกิดการว่าง
การแทนที่ข้อมูลของสแตก สามารถทำได้ 2 วิธี คือ
1. การแทนที่ข้อมูลของสแตกแบบลิงค์ลิสต์
2. การแทนที่ข้อมูลของสแตกแบบอะเรย์
การแทนที่ข้อมูลของสแตกแบบลิงค์ลิสต์จะประกอบไปด้วย 2 ส่วนคือ
1. Head Node จะประกอบไปด้วย 2 ส่วนคือ top pointer และจำนวนสมาชิกในสแตก
2. Data Node จะประกอบไปด้วยข้อมูล (Data) และพอยเตอร์ ที่ชี้ไปยังข้อมูลตัวถัดไป
Operations พื้นฐานของ Stack ที่สร้างด้วย Linked list
1.Create Stack : จัดสรรหน่วยความจำให้แก่ Head Node และส่งค่าตำแหน่งที่ชี้ไปยัง Head ของสแตกกลับมา
2.Push stack : การเพิ่มข้อมูลลงไปในสแตก
3.Pop stack : การนำข้อมูลบนสุดออกจากสแตก
4.Stack top : เป็นการคัดลอกข้อมูลที่อยู่บนสุดของสแตก โดยไม่มีการลบข้อมูลออกจากสแตก
5.Empty stack : เป็นการตรวจสอบการว่างของสแตก เพื่อไม่ให้เกิดความผิดพลาดในการนำข้อมูลออกจากสแตกที่เรีกว่า Stack Underflow
6.Full stack : เป็นการตรวจสอบว่าสแตกเต็มหรือไม่ เพื่อไม่ให้เกิดความผิดพลาดในการนำข้อมูลเข้าสแตกที่เรียกว่า Stack Overflow
7.Stack count : เป็นการนับสมาชิกในสแตก
8.Destroy stack : เป็นการลบข้อมูลทั้งหมดที่อยู่ในสแตก
การประยุคต์ใช่สแตก
การประยุคต์ใช่สแตก จะใช่ในงานด้านปฎิบัติการของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ขั้นตอนการทำงานต้องการเก็บข่าวสารอันดับแรกสุดไว้ใช้หลังสุด เช่น การทำงานของโปรแกรม แปลภาษานำไปใช้ในเรื่องของการโปรแกรมที่เรียกใช้โปรแกรมย่อย กาคำนวนนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ และรีเคอร์ชั่น (Recursion) เป็นต้น
การคำนวนนิพจน์ทางคณิตศาสตร์
สามารถเขียนได้ 3 รูปแบบ คือ
1. นิพจน์ lnfix นิพจน์รูปแบบนี้ opeaor จะต้องอยู่ตรงกลางระหว่างตัวถูกดำเนินการ2 ตัว
2.นิพจน์ Postfix นิพจน์รูปแบบนี้ จะต้องเยนตัวถูกดำเนินการตัวที่ 1 และ 2 ก่อน แล้วตามด้วย operator
3.นิพจน์ Prefix นิพจน์รูปแบบนี้ จะต้องเขียน operator ก่อนแล้วตามด้วยตัวถูกดำเนินการตัวที่ 1 และ 2
ขั้นตอนการแปลงนิพจน์ lnfix เป็นนิพจน์ Postfix
1. อ่านอัขระในนิพจน์ lnfix เข้ามาทีละตัว
2. ถ้าเป็นตัวถูกดำเนินการจะถูกย้ายไปเป็นตัวอักษรในนิพจน์ Postfix
3. ถ้าเป็นตัวดำเนินการ จะนำค่าลำดับความสำคัญของตัวดำเนินการที่อ่านเข้ามาเทียบกับค่าลำดับความสำคัญของตัวดำเนินการที่อยู่บนสุดของสแตก
- ถ้ามีความสำคัญมากกว่า จะถูก push ลงในสแตก
- ถ้ามีความสำคัญน้อยกว่าหรือเท่ากัน จะต้อง pop ตัวดำเนินการที่อยู่ในสแตกขณะนั้นไปเรียงต่อกับตัวอักษรในนิพจน์ Postfix
4. ตัวดำเนินการที่เป็นวงเล็บปิด ")" จะไม่ push ลงในสแตกแต่มีผลให้ตัวดำเนินการอื่นๆ ถูก pop ออกจากสแตกนำไปเรียงต่อกันในนิพจน์ Postfix จนกว่าจะเจอ "(" จะ pop วงเล็บเปิดออกจากสแตกแต่ไม่นำไปเรียงต่อ
5. เมื่อทำการอ่านตัวอักษรในนิพจน์ lnfix หมดแล้ว ให้ทำการ pop ตัวดำเนินการทุกตัวในสแตกนำมาเรียงต่อในนิพจน์ Postfix
ในการคำนวนค่า Postfix ที่แปลงมาแล้ว ตัวแปลภาษาจะทำการคำนวนโดยใช้โครงสร้างสแตกช่วยอีกเช่นกัน
ขั้นตอนในการคำนวน
1. อ่านตัวอักษรในนิพจน์ Postfix จากซ้ายไปขวาทีละตัวอักษร
2. ถ้าเป็นตัวถูกดำเนินการ ให้เป็นการ push ตัวดำเนินการนั้นลงในสแตก แล้วกลับไปอ่านอักษรตัวใหม่เข้ามา
3. ถ้าเป็นตัวดำเนินการ ให้ทำการ pop ค่าจากสแตก 2 ค่าโดย ตัวแรกเป็นตัวดำเนินการตัวที่ 2 และตัวที่ 1 ตามลำดับ
4. การทำการคำนวน ตัวถูกดำเนินการตัวที่ 1 ด้วยตัวถูก ดำเนินการตัวที่ 2 โดยใช้ตัวดำเนินการในข้อ 3
5. ทำการ push ผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวนในข้อ 4 ลงสแตก
6. ถ้าตัวอักษรในนิพจน์ Postfix ยังอ่านไม่หมดให้กลับไปทำข้อ 1 ใหม่
สแตคเป็นโครงสร้างข้อมูลที่มีลักษณะแบบลำดับ (sequential) คือการกระทำกับข้อมูลจะกระทำที่ปลายข้างเดียวกันที่ส่วนปลายสุดของสแตค การกระทำกับข้อมูลของสแตคประกอบไปด้วยการนำเข้าข้อมูลเข้า (PUSH) ที่ส่วนบนสุดของสแตค และการนำข้อมูลออก (POP) ที่ส่วนบนสุดของสแตคเช่นกัน ในการจะ Push ข้อมูลเข้าก็ต้องตรวจสอบด้วยว่าข้อมูลในสแตคเต็มหรือไม่ หากสแตคเต็มก็จะไม่สามารถ Push หรือนำข้อมูลเข้าได้ เช่นเดียวกับการ Pop ข้อมูลออกก็ต้องตรวจสอบด้วยว่ามีข้อมูลอยู่ในสแตคหรือไม่ หากไม่มีข้อมูลอยู่ในสแตคหรือสแตคว่าง (empty stack) ก็ไม่สามารถ pop ได้การนำข้อมูลเข้า-ออก จากสแตค (push , pop) จะมีลักษณะแบบเข้าหลัง ออกก่อน (LIFO : Last In , First Out) คือ ข้อมูลที่เข้าไปในสแตคลำดับหลังสุด จะถูกนำข้อมูลออกจากสแตคเป็นลำดับแรก
ตัวดำเนินงานพื้นฐานของสแตก ประกอบไปด้วย กระบวนการ 3 กระบวนการคือ
1. Push เป็นฟังก์ชั่นมี 2 พารามิเตอร์คือ s กับ i คือการนำเข้าข้อมูลใส่ลงไปในสแตกเช่น สแตก s ต้องการใส่ข้อมูล i ในสแตก จะได้ push (s,i) คือใส่ข้อมูลi ลงไปในทอปของสแตก s ในการเพิ่มข้อมูลลงในสแตก จะต้องตรวจสอบว่าสแตก เต็มหรือไม่ ถ้าไม่เต็มก็สามารถเพิ่มข้อมูลลงไปในสแตกได้ แล้วปรับตัวชี้ที่ตำแหน่งข้อมูลใหม่ ถ้าสแตกเต็ม (Stack Overflow) ก็จะไม่ลสามารถเพิ่มข้อมูลเข้าไปในสแตกได้อีก
2.Pop หรือการดึงข้อมูลออก การดึงออกข้อมูล คือการนำเอาข้อมูลออกจากสแตก ซึ่งการดำเนินการก็จะต้องดำเนินการในตำแหน่ง top กรณีของการ pop ก็จะต้องตวรจสอบด้วยว่า หากไม่มีข้อมูลภายในสแตกแล้วยังมีการเรียก pop ข้อมูลอีกจะทำให้เกิดข้อผิพลาดที่เรียกว่า stack under flow
3. Top หรือตำแหน่งบนสุด ตำแหน่งบนสุดนั้นใช้ top เป็นตัวกำกับ ซึ่งบอกให้ทราบว่าหากต้องการ pop หรือ push ข้อมูลก็สามารถทำได้ ณ ตำแหน่งนี้ โดยลักษณะการดำเนินการของ top เป็นเพียงสิ่งที่บอกตำแหน่งของข้อมูลท่อยู่บนสุดเท่านั้น หากมีการ push ข้อมูลตำแหน่งของ top ก็จะชี้ไปค่าตำแหน่งสูงสุดใหม่ หรือ หากมีการ pop ข้อมูลออกไป top ก็ไม่ใช่ตัวลบค่า แต่จะเป็นการคืนค่าและลดตำแหน่งลงมา ซึ่งtop จะเกิดความผิดพลาดกรณีเดียวกันกับ pop คือ Underflow เมื่อ สแตกนั้นเกิดการว่าง
การแทนที่ข้อมูลของสแตก สามารถทำได้ 2 วิธี คือ
1. การแทนที่ข้อมูลของสแตกแบบลิงค์ลิสต์
2. การแทนที่ข้อมูลของสแตกแบบอะเรย์
การแทนที่ข้อมูลของสแตกแบบลิงค์ลิสต์จะประกอบไปด้วย 2 ส่วนคือ
1. Head Node จะประกอบไปด้วย 2 ส่วนคือ top pointer และจำนวนสมาชิกในสแตก
2. Data Node จะประกอบไปด้วยข้อมูล (Data) และพอยเตอร์ ที่ชี้ไปยังข้อมูลตัวถัดไป
Operations พื้นฐานของ Stack ที่สร้างด้วย Linked list
1.Create Stack : จัดสรรหน่วยความจำให้แก่ Head Node และส่งค่าตำแหน่งที่ชี้ไปยัง Head ของสแตกกลับมา
2.Push stack : การเพิ่มข้อมูลลงไปในสแตก
3.Pop stack : การนำข้อมูลบนสุดออกจากสแตก
4.Stack top : เป็นการคัดลอกข้อมูลที่อยู่บนสุดของสแตก โดยไม่มีการลบข้อมูลออกจากสแตก
5.Empty stack : เป็นการตรวจสอบการว่างของสแตก เพื่อไม่ให้เกิดความผิดพลาดในการนำข้อมูลออกจากสแตกที่เรีกว่า Stack Underflow
6.Full stack : เป็นการตรวจสอบว่าสแตกเต็มหรือไม่ เพื่อไม่ให้เกิดความผิดพลาดในการนำข้อมูลเข้าสแตกที่เรียกว่า Stack Overflow
7.Stack count : เป็นการนับสมาชิกในสแตก
8.Destroy stack : เป็นการลบข้อมูลทั้งหมดที่อยู่ในสแตก
การประยุคต์ใช่สแตก
การประยุคต์ใช่สแตก จะใช่ในงานด้านปฎิบัติการของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ขั้นตอนการทำงานต้องการเก็บข่าวสารอันดับแรกสุดไว้ใช้หลังสุด เช่น การทำงานของโปรแกรม แปลภาษานำไปใช้ในเรื่องของการโปรแกรมที่เรียกใช้โปรแกรมย่อย กาคำนวนนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ และรีเคอร์ชั่น (Recursion) เป็นต้น
การคำนวนนิพจน์ทางคณิตศาสตร์
สามารถเขียนได้ 3 รูปแบบ คือ
1. นิพจน์ lnfix นิพจน์รูปแบบนี้ opeaor จะต้องอยู่ตรงกลางระหว่างตัวถูกดำเนินการ2 ตัว
2.นิพจน์ Postfix นิพจน์รูปแบบนี้ จะต้องเยนตัวถูกดำเนินการตัวที่ 1 และ 2 ก่อน แล้วตามด้วย operator
3.นิพจน์ Prefix นิพจน์รูปแบบนี้ จะต้องเขียน operator ก่อนแล้วตามด้วยตัวถูกดำเนินการตัวที่ 1 และ 2
ขั้นตอนการแปลงนิพจน์ lnfix เป็นนิพจน์ Postfix
1. อ่านอัขระในนิพจน์ lnfix เข้ามาทีละตัว
2. ถ้าเป็นตัวถูกดำเนินการจะถูกย้ายไปเป็นตัวอักษรในนิพจน์ Postfix
3. ถ้าเป็นตัวดำเนินการ จะนำค่าลำดับความสำคัญของตัวดำเนินการที่อ่านเข้ามาเทียบกับค่าลำดับความสำคัญของตัวดำเนินการที่อยู่บนสุดของสแตก
- ถ้ามีความสำคัญมากกว่า จะถูก push ลงในสแตก
- ถ้ามีความสำคัญน้อยกว่าหรือเท่ากัน จะต้อง pop ตัวดำเนินการที่อยู่ในสแตกขณะนั้นไปเรียงต่อกับตัวอักษรในนิพจน์ Postfix
4. ตัวดำเนินการที่เป็นวงเล็บปิด ")" จะไม่ push ลงในสแตกแต่มีผลให้ตัวดำเนินการอื่นๆ ถูก pop ออกจากสแตกนำไปเรียงต่อกันในนิพจน์ Postfix จนกว่าจะเจอ "(" จะ pop วงเล็บเปิดออกจากสแตกแต่ไม่นำไปเรียงต่อ
5. เมื่อทำการอ่านตัวอักษรในนิพจน์ lnfix หมดแล้ว ให้ทำการ pop ตัวดำเนินการทุกตัวในสแตกนำมาเรียงต่อในนิพจน์ Postfix
ในการคำนวนค่า Postfix ที่แปลงมาแล้ว ตัวแปลภาษาจะทำการคำนวนโดยใช้โครงสร้างสแตกช่วยอีกเช่นกัน
ขั้นตอนในการคำนวน
1. อ่านตัวอักษรในนิพจน์ Postfix จากซ้ายไปขวาทีละตัวอักษร
2. ถ้าเป็นตัวถูกดำเนินการ ให้เป็นการ push ตัวดำเนินการนั้นลงในสแตก แล้วกลับไปอ่านอักษรตัวใหม่เข้ามา
3. ถ้าเป็นตัวดำเนินการ ให้ทำการ pop ค่าจากสแตก 2 ค่าโดย ตัวแรกเป็นตัวดำเนินการตัวที่ 2 และตัวที่ 1 ตามลำดับ
4. การทำการคำนวน ตัวถูกดำเนินการตัวที่ 1 ด้วยตัวถูก ดำเนินการตัวที่ 2 โดยใช้ตัวดำเนินการในข้อ 3
5. ทำการ push ผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวนในข้อ 4 ลงสแตก
6. ถ้าตัวอักษรในนิพจน์ Postfix ยังอ่านไม่หมดให้กลับไปทำข้อ 1 ใหม่
วันอาทิตย์ที่ 2 สิงหาคม พ.ศ. 2552
DTS05-28-07-2552
Linked List
ลิงค์ลิสต์เป็นการจัดเก็บชุดข้อมูลเชื่อมโยงต่อเนื่องกันไปตามลำดับ ซึ่งในลิสต์จะประกอบไปด้วยข้อมูลที่เรียกว่าโหนด (node) ในหนึ่งโหนดจะประกอบด้วยส่วนของข้อมูลที่ต้องการจัดเก็บ เรียกว่าส่วน Info และส่วนที่เป็นพอยน์เตอร์ที่ชี้ไปยังโหนดถัดไป (Link) หรือชี้ไปยังโหนดอื่นๆที่อยู่ในลิสต์ หากไม่มีโหนดที่อยู่ถัดไป ส่วนที่เป็นพอยน์เตอร์หรือ Link จะเก็บค่า NULL หรือ NILL ใช้สัญลักษณ์ ^
โครงสร้างข้อมูลแบบลิงค์ลิสต์
โครงสร้างข้อมูลแบบลิงค์ลิสต์จะแบ่งเป็น 2ประเภทคือ
1.Head Structrue จะประกอบไปด้วย3ส่วน ได้แก่ จำนวนโหนดในลิสต์(count) พอยเตอร์ที่ชี้ไปยังโหนดที่เข้าถึง(pos) คือ รายการเก็บข้อมูลปัจจุบันที่มีการท่องเข้าไปในลิสต์แทนด้วยpos และพอยเตอร์ที่ชี้ไปยังโหนดข้อมูลแรกของลิสต์(head)
2.Data Node Structure จะประกอบไปด้วยข้อมูล(Data) และพอยเตอร์ที่ชี้ไปยังข้อมูลตัวถัดไป ประกอบไปด้วย 2 ฟิลด์ ฟิลด์แรกเก็บในส่วนของข็อมูล ฟิลด์ที่ 2 เก็บส่วนของการเชื่อโยง ก็จะใช้พอยเตอร์เป็นตัวเชื่อมไปยังโหนดอื่นๆ
กระบวนงานและฟังชั่นที่ใช้ดำเนินงานพื้นฐาน
1. กระบวนงาน Create List
หน้าที่ สร้างลิสต์ว่าง
ผลลัพธ์ ลิสต์ว่าง
2. กระบวนงาน Insert Note การแทรกโหนดคือการเพิ่มสมาชิกใหม่ลงในรายการ เพิ่มข้อมูลลงไปในลิสต์บริเวณตำแหน่งที่ต้องการ
กระบวนนำเข้า ลิสต์ ข้อมูล และตำแหน่ง
ผลลัพธ์ ลิสต์ที่มีการเปลี่ยนแปลง
3. กระบวนงาน Delete Note
หน้าที่ ลบสมาชิกในลิสต์บริเวณตำแหน่งที่ต้องการ ในการลบโหนดโดยจะทำการลบทั้งโหนดและข็อมูลที่ไมต้องการออกไป หลักง่ายๆ ด้วยการเปลี่ยนลิงค์ของโหนดก่อนหน้าโหนดที่ต้องการลบให้ชี้ไปยังลิงค์ของโหนดที่ต้องการลบ และคืนค่าของโหนดที่ต้องการลบแก่หน่วยความจำไป
ข้อมูลนำเข้า ข้อมูลและตำแหน่ง
ผลลัพธ์ ลิสต์ที่มีการเปลี่ยนแปลง
4. กระบวนงาน Search Iist ในการ Search ต้องมี Condition
หน้าที่ ค้นหาข้อมูลในลิสต์ที่ต้องการข้อมูลนำเข้า
ผลลัพธ์ ค่าจริงถ้าพบข้อมูล ค่าเท็จถ้าไม่พบข้อมูล
5. กระบวนงาน Traverse
หน้าที่ ท่องไปในลิสต์เพื่อเข้าถึงและประมวลผลข้อมูลนำเข้าลิสต์
ผลลัพธ์ ขึ้นกับการประมวลผล เช่น เปลี่ยนแปลงค่าใน node , รวมฟิลด์ในลิสต์,คำนวนค่าเฉลี่ยของฟิลด์ เป็นต้น
6. กระบวนงาน Retrieve Node การแสดงขอมูลในโหนด
หน้าที่ หาตำแหน่งของข้อมูลจากลิสต์ข้อมูลนำข้าลิสต์
ผลลัพธ์ ตำแหน่งข้อมูลที่อยู่ในลิสต์ หากต้องการนำข้อมูลในโหนดขึ้นมาแสดง เพียงทราบถึงตำแหน่งของลิสต์ที่จัดเก็บข้อมูล ก็สามารถนำข้อมูลนั้นๆ มาแสดงได้
7. ฟังก์ชั่น Emptylist
หน้าที่ ทดสอบว่าลิสต์ว่างข้อมูลนำเข้าลิสต์
ผลลัพธ์ เป็นจริง ถ้าลิสต์ว่าง Count= ถ้าไม่เท่า Count# ตรวจสอบโดยการกำหนดวนลูบค่าหากตรวจสอบว่าไม่มีข้อมูลกำหนดค่าเป็นจริง
8. ฟังก์ชั่น Fulllist การตรวจสอบลิสต์เต็ม
หน้าที่ ทดสอบว่าลิสต์เต็มหรือไม่ข้อมูลนำเข้าลิสต์ ตรวจสอบว่าลิสต์นั้นเต็มหรือไม่ มีพื้นที่ว่างในหน่วยความจำสำหรับลิสต์หรือไม่
ผลลัพธ์ เป็นจริง ถ้าหน่วยความจำเต็ม เป็นเท็จ ถ้าสามารถมีโหนดอื่น
9. ฟังก์ชั่น list count การนับจำนวนลิสต์ทำใหทราบว่าในโครงสร้างของลิสต์ปัจจุบันมีจำนวนลิสต์อยู่เท่าใดและสามารถตรวจสอบได้จากหนดต้นลิสต์ เนื่องจากเก็บค่าไว้ที่ count
หน้าที่ นับจำนวนข้อมูลที่อยู่ในลิสต์
ผลลัพธ์ จำนวนข้อมูลที่อยู่ในลิสต์
10. กระบวนงาน Destroy list การยกเลิกลิสต์ลบแล้วก็ต้องคืนค่าให้หน่วยความจำเพื่อไปใช้งานอื่นต่อไป
หน้าที่ ทำลายลิสต์
ข้อมูลนำเข้า ลิสต์
ผลลัพธ์ ไม่มีลิสต์
2. Double Linked List ลิงค์ลิสต์คู่ เป็นลิงค์ลิสต์ที่มีทิศทางการทำงานแบบ 2 ทิศทาง ในลิงค์ลิสต์แบบ 2 ทิศทาง ส่วนข้อมูลจะมีตัวชี้ไปที่ข้อมูล ก่อนหน้า (backward pointer:B) และตัวชี้ข้อมูลถัดไป (forward pointer :F)
ลิงค์ลิสต์เป็นการจัดเก็บชุดข้อมูลเชื่อมโยงต่อเนื่องกันไปตามลำดับ ซึ่งในลิสต์จะประกอบไปด้วยข้อมูลที่เรียกว่าโหนด (node) ในหนึ่งโหนดจะประกอบด้วยส่วนของข้อมูลที่ต้องการจัดเก็บ เรียกว่าส่วน Info และส่วนที่เป็นพอยน์เตอร์ที่ชี้ไปยังโหนดถัดไป (Link) หรือชี้ไปยังโหนดอื่นๆที่อยู่ในลิสต์ หากไม่มีโหนดที่อยู่ถัดไป ส่วนที่เป็นพอยน์เตอร์หรือ Link จะเก็บค่า NULL หรือ NILL ใช้สัญลักษณ์ ^
โครงสร้างข้อมูลแบบลิงค์ลิสต์
โครงสร้างข้อมูลแบบลิงค์ลิสต์จะแบ่งเป็น 2ประเภทคือ
1.Head Structrue จะประกอบไปด้วย3ส่วน ได้แก่ จำนวนโหนดในลิสต์(count) พอยเตอร์ที่ชี้ไปยังโหนดที่เข้าถึง(pos) คือ รายการเก็บข้อมูลปัจจุบันที่มีการท่องเข้าไปในลิสต์แทนด้วยpos และพอยเตอร์ที่ชี้ไปยังโหนดข้อมูลแรกของลิสต์(head)
2.Data Node Structure จะประกอบไปด้วยข้อมูล(Data) และพอยเตอร์ที่ชี้ไปยังข้อมูลตัวถัดไป ประกอบไปด้วย 2 ฟิลด์ ฟิลด์แรกเก็บในส่วนของข็อมูล ฟิลด์ที่ 2 เก็บส่วนของการเชื่อโยง ก็จะใช้พอยเตอร์เป็นตัวเชื่อมไปยังโหนดอื่นๆ
กระบวนงานและฟังชั่นที่ใช้ดำเนินงานพื้นฐาน
1. กระบวนงาน Create List
หน้าที่ สร้างลิสต์ว่าง
ผลลัพธ์ ลิสต์ว่าง
2. กระบวนงาน Insert Note การแทรกโหนดคือการเพิ่มสมาชิกใหม่ลงในรายการ เพิ่มข้อมูลลงไปในลิสต์บริเวณตำแหน่งที่ต้องการ
กระบวนนำเข้า ลิสต์ ข้อมูล และตำแหน่ง
ผลลัพธ์ ลิสต์ที่มีการเปลี่ยนแปลง
3. กระบวนงาน Delete Note
หน้าที่ ลบสมาชิกในลิสต์บริเวณตำแหน่งที่ต้องการ ในการลบโหนดโดยจะทำการลบทั้งโหนดและข็อมูลที่ไมต้องการออกไป หลักง่ายๆ ด้วยการเปลี่ยนลิงค์ของโหนดก่อนหน้าโหนดที่ต้องการลบให้ชี้ไปยังลิงค์ของโหนดที่ต้องการลบ และคืนค่าของโหนดที่ต้องการลบแก่หน่วยความจำไป
ข้อมูลนำเข้า ข้อมูลและตำแหน่ง
ผลลัพธ์ ลิสต์ที่มีการเปลี่ยนแปลง
4. กระบวนงาน Search Iist ในการ Search ต้องมี Condition
หน้าที่ ค้นหาข้อมูลในลิสต์ที่ต้องการข้อมูลนำเข้า
ผลลัพธ์ ค่าจริงถ้าพบข้อมูล ค่าเท็จถ้าไม่พบข้อมูล
5. กระบวนงาน Traverse
หน้าที่ ท่องไปในลิสต์เพื่อเข้าถึงและประมวลผลข้อมูลนำเข้าลิสต์
ผลลัพธ์ ขึ้นกับการประมวลผล เช่น เปลี่ยนแปลงค่าใน node , รวมฟิลด์ในลิสต์,คำนวนค่าเฉลี่ยของฟิลด์ เป็นต้น
6. กระบวนงาน Retrieve Node การแสดงขอมูลในโหนด
หน้าที่ หาตำแหน่งของข้อมูลจากลิสต์ข้อมูลนำข้าลิสต์
ผลลัพธ์ ตำแหน่งข้อมูลที่อยู่ในลิสต์ หากต้องการนำข้อมูลในโหนดขึ้นมาแสดง เพียงทราบถึงตำแหน่งของลิสต์ที่จัดเก็บข้อมูล ก็สามารถนำข้อมูลนั้นๆ มาแสดงได้
7. ฟังก์ชั่น Emptylist
หน้าที่ ทดสอบว่าลิสต์ว่างข้อมูลนำเข้าลิสต์
ผลลัพธ์ เป็นจริง ถ้าลิสต์ว่าง Count= ถ้าไม่เท่า Count# ตรวจสอบโดยการกำหนดวนลูบค่าหากตรวจสอบว่าไม่มีข้อมูลกำหนดค่าเป็นจริง
8. ฟังก์ชั่น Fulllist การตรวจสอบลิสต์เต็ม
หน้าที่ ทดสอบว่าลิสต์เต็มหรือไม่ข้อมูลนำเข้าลิสต์ ตรวจสอบว่าลิสต์นั้นเต็มหรือไม่ มีพื้นที่ว่างในหน่วยความจำสำหรับลิสต์หรือไม่
ผลลัพธ์ เป็นจริง ถ้าหน่วยความจำเต็ม เป็นเท็จ ถ้าสามารถมีโหนดอื่น
9. ฟังก์ชั่น list count การนับจำนวนลิสต์ทำใหทราบว่าในโครงสร้างของลิสต์ปัจจุบันมีจำนวนลิสต์อยู่เท่าใดและสามารถตรวจสอบได้จากหนดต้นลิสต์ เนื่องจากเก็บค่าไว้ที่ count
หน้าที่ นับจำนวนข้อมูลที่อยู่ในลิสต์
ผลลัพธ์ จำนวนข้อมูลที่อยู่ในลิสต์
10. กระบวนงาน Destroy list การยกเลิกลิสต์ลบแล้วก็ต้องคืนค่าให้หน่วยความจำเพื่อไปใช้งานอื่นต่อไป
หน้าที่ ทำลายลิสต์
ข้อมูลนำเข้า ลิสต์
ผลลัพธ์ ไม่มีลิสต์
2. Double Linked List ลิงค์ลิสต์คู่ เป็นลิงค์ลิสต์ที่มีทิศทางการทำงานแบบ 2 ทิศทาง ในลิงค์ลิสต์แบบ 2 ทิศทาง ส่วนข้อมูลจะมีตัวชี้ไปที่ข้อมูล ก่อนหน้า (backward pointer:B) และตัวชี้ข้อมูลถัดไป (forward pointer :F)
สมัครสมาชิก:
บทความ (Atom)