Listas enlazadas

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Listas enlazadas


Notas de estructura de datos con lenguaje C

Estructuras de datos dinámicas. contrariamente a las estructuras de datos

estáticas (arreglos, vectores y tablas- y estructuras) en las que su tamaño en memoria se establece previamente,

las estructuras de datos dinámicas crecen o decrecen cuando se ejecuta el programa.



Estructuras lineales de elementos homogéneas ( tablas, vectores) se utilizan arreglos para implementar estas estructuras ( de tamaño fijo y predefinido el espacio de memoria)

Cuando se requiere añadir un nuevo elemento que rebase el tamaño prefijado del arreglo, no es posible esta operación, producirá un error al ejecutar el código.

Los arreglos hacen un uso ineficiente de la memoria


Notas de estructura de datos con lenguaje CGracias a la asignación dinámica de variables, es posible

implementar listas donde la memoria física utilizada corresponda con el número de elementos de la tabla.

Esto es posible si se recurre a los apuntadores (punteros) que cuentan con la característica de usar más eficiente la memoria

Una lista enlazada es una colección o secuencia de elementos organizados uno detrás de otro, en la que cada elemento se conecta al siguiente elemento por un <<enlace>> o <<apuntador>>.



A los elementos de una lista son llamados nodos y se componen de dos partes o campos:

la primera parte o campo contiene la información y es, por consiguiente, un valor de un tipo genérico (denominados Dato, Tipo Elemento, Info, etc)

la segunda parte o campo es un apuntador (denominado enlace) que apunta al siguiente elemento de la lista.


Notas de estructura de datos con lenguaje CEn la primera sección se escribe el elemento o valor del

dato En la segunda sección, el enlace o apuntador que

apunta al nodo siguiente.

Lista enlazada (representación gráfica típica)Las flechas representan la conexión entre los

nodos; estos representa el enlace a la dirección en memoria del siguiente nodo.


Notas de estructura de datos con lenguaje C• Los enlaces entre los nodos tienen una secuencia.

Los nodos siguen una secuencia del primer elemento (e1) al último elemento (en).

El primer nodo se enlaza al segundo nodo, el segundo nodo se enlaza al tercer y así sucesivamente hasta llegar al último nodo. El nodo último se representa de manera distinta para representar que este nodo no se enlaza a ningún otro.



Diferentes representaciones gráficas del último nodo


Notas de estructura de datos con lenguaje CLas listas se pueden dividir en cuatro categorías:Listas simplemente enlazadas. Cada nodo (elemento) contiene

un único enlace que conecta ese nodo al nodo siguiente o nodo sucesor. La lista es eficiente en recorridos directos (<<adelante>>).

Listas doblemente enlazadas. Cada nodo contiene dos enlaces, uno a su nodo predecedor y el otro a su nodo sucesor. La lista es eficiente tanto en recorrido directos(<<adelante>>) como en recorrido inverso (<<atrás>>).


Notas de estructura de datos con lenguaje CLista circular simplemente enlazada. Una lista enlazada simplemente es la que el último

elemento (cola) se enlaza al primer elemento (cabeza) de tal modo que la lista puede ser recorrida de modo circular (<<en anillo>>).

Lista circular doblemente enlazada. Una lista doblemente enlazada es la que el último

elemento se enlaza al primer elemento y viceversa. Esta lista se puede recorrer de modo circular (en anillo) tanto en dirección (<<adelante>>) como viceversa (<<atrás>>).


Notas de estructura de datos con lenguaje CPara construir las listas se puede elegir una implementación basada en

arreglos o basada en apuntadores. Estas implementaciones son distintas en el modo en que asigna la

memoria para los datos de los elementos, cómo se enlazan juntos los elementos y cómo se accede a dichos elementos. De forma más clara, las implementaciones pueden hacerse con:

Asignación fija o estática, de memoria mediante arreglos. Asignación dinámica de memoria mediante apuntadores.

Es importante comentar que la asignación fija de memoria mediante arreglos es más ineficiente

Por lo que solo desarrollaremos -la asignación de memoria mediante apuntadores-


Notas de estructura de datos con lenguaje CConceptos de listasUna lista enlazada consta de un conjunto de nodos. Un nodo consta de un campo dato y un apuntador que

apunta al <<siguiente>> elemento de la lista.

• El primer nodo, inicial, es el nodo apuntador por cabeza. La lista encadenada nodos juntos desde el inicial al final (cola) de la lista. El final se identifica como el nodo cuyo campo apuntador tiene el valor NULL = 0



La lista se recorre desde el primero al último nodo; en cualquier punto del recorrido la posición actual se referencia por el apuntador Ptr_actual.

En el caso que la lista está vacía el apuntador cabeza es nulo.


Notas de estructura de datos con lenguaje C OPERACIONES EN LISTAS ENLAZADASLas lista enlazada requieren controles para la gestión de los

elementos contenidos en ellas. Estos controles se expresan en forma de operaciones que tendrán

las siguientes funciones: Declaración de los tipos nodo y apuntador a nodo. Inicialización o creación. Insertar elementos en una lista. Buscar elementos de una lista (comprobar la existencia de

elementos en una lista). Recorrer una lista enlazada (visitar cada nodo de la lista). Comprobar si la lista está vacía.


Notas de estructura de datos con lenguaje CComo se declara de un nodoUna lista enlazada se compone de una serie de nodos

enlazados mediante apuntadores. Cada nodo es una combinación de dos partes: un tipo de dato (entero, real, doble, carácter o tipo

predefinido) y un enlace (apuntador) al siguiente nodo. En C se puede declarar un nuevo tipo de dato para un

nodo mediante las palabras reservadas struct que contiene las dos partes.



struct Nodo{int dato;

struct Nodo* enlace;};La declaración utiliza el tipo

struct que permite agrupar campos de diferentes tipos, el campo dato y el campo enlace.

typedef struct Nodo{

Int dato;struct Nodo *enlace}NODO;Con typedef se puede declarar

a la vez un nuevo identificador de struct Nodo, en este caso se ha elegido NODO.


Notas de estructura de datos con lenguaje C Los tipos de datos que se pueden incluir en una

listas pueden ser de cualquier tipo (enteros, reales, caracteres o incluso cadenas)

Con el objeto de que el tipo de dato de cada nodo se pueda cambiar con facilidad

Se utiliza la sentencia typedef para declarar el nombre de Elemento como un sinónimo del tipo de dato de cada campo


Notas de estructura de datos con lenguaje CEl tipo Elemento se utiliza entonces dentro de la estructura nodotypedef double Elemento;

struct nodo{

Elemento dato;struct nodo *enlace;}; Si se necesita cambiar el tipo de elemento en los nodos sólo tendrá que cambiar la sentencia de declaración de tipos que

afecta a Elemento. Siempre que una función necesite referirse al tipo del dato del

nodo, puede utilizar el nombre Elemento


Ejemplo: se declara un tipo denominado PUNTO que representa un punto en el plano con su coordenada x y y, además se declara el tipo NODO con el campo dato del tipo PUNTO. Se define un apuntador a NODO.#include <stdlib.h>typedef struct punto

{float x, y;} PUNTO;typedef struct Nodo{PUNTO dato;Struct Nodo* enlace;}NODO;NODO* cabecera;cabecera = NULL;


Notas de estructura de datos con lenguaje CApuntador al nodo inicial y al nodo final Los programas no declaran variables de nodos cuando se construye y emplea una lista enlazada, a la lista se

accede a través de uno o más apuntadores a los nodos El acceso más común a una lista enlazada es a través del primer

nodo de la lista que se llama nodo inicial (cabeza o cabecera) de la lista

Un apuntador al primer nodo se llama, apuntador al inicial o apuntador cabecera.

Nota: algunas veces se tiene un apuntador al último nodo de una lista enlazada.


Notas de estructura de datos con lenguaje CEl último nodo es la final (cola ) de la lista, y un

apuntador al último nodo es el nodo final ( apuntador cola).

También se pueden tener apuntadores a otros nodos de la lista enlazada


Declaraciones de tipo en lista enlazada

Declaración del nodotypedef double elemento;struct nodo{

elemento dato;struct nodo *enlace;

};

Definición de apuntadores

struct nodo *ptr_cabeza; struct nodo *ptr_cola;


Notas de estructura de datos con lenguaje CCada apuntador de acceso a la lista debe estar

declarado como una variable apuntador. Si se requiere una lista enlazada con un apuntador

inicial (cabecera) y final (cola) es necesario declararlas variables apuntador

Por ejemplo:struct nodo *ptr_cabeza;struct nodo *ptr_cola;



Nota: El tipo struct a veces se simplifica utilizando la declaración typedef

Por ejemplo:typedef struct nodo NODO;typedef struct nodo* ptrnodo;ptrnodo ptr_cabeza;ptrnodo ptr_cola;



Notas importantes La construcción y manejo de una lista enlazada

requiere el acceso a los nodos de la lista a través de uno o más apuntadores a nodos.

Normalmente, un programa incluye un apuntador al primer nodo (cabeza) y un apuntador al último nodo (cola).

El último nodo de la lista contiene un valor de 0, esto es, un apuntador nulo (NULL) que señala el final de la lista.



La palabra NULL representa el apuntador nulo, que es una constante especial de C

El apuntador nulo se utiliza en dos situaciones:• Usar el apuntador en el campo enlace o siguiente nodo final

de una lista enlazada.• Cuando una lista enlazada no tiene ningún nodo, se utiliza el

apuntador NULL como apuntador de inicial (cabeza) y de final (cola).

• A lista se denomina lista vacía.



El apuntador nulo se puede escribir como NULL, que es una constante de la biblioteca estándar stdlib.h

El apuntador nulo se puede asignar a una variable apuntador con una sentencia de asignación ordinaria



Nota importante El apuntador de inicial (cabeza) y de final (cola) es una

lista enlazada puede ser NULL, lo que indicará que la lista es vacía (no tiene nodos).

Éste suele ser un método usual para construir una lista.Cualquier función que se escriba para manipular listas

debe manejar un apuntador de inicial (cabeza) y un puntero de final(cola) nulos.


Notas de estructura de datos con lenguaje CEl operador -> de selección de un miembro Si pato es un apuntador a una estructura y mono es un

miembro de la estructura, entonces pato -> mono accede al miembro mono de la estructura apuntada por pato.

”->” se considera como un operador simple. Se denomina operador de selección de miembro o también

operador de selección de componente operador pato ->mono recuerda a una flecha que apunta del

apuntador pato al objeto que contiene al miembro mono.



Suponiendo que el programa va construir una lista enlazada y crear un apuntador de inicial (cabecera) ptr_cabeza a un nodo Nodo, el operador * de indirección aplicado a una variable apuntador representa el contenido del nodo apuntado por ptr_cabeza. Es decir, *ptr_cabeza es un tipo de dato Nodo.

Al igual que con cualquier objeto se puede acceder a los dos miembros de *ptr_cabeza

sentencia describe datos del nodo inicial (cabecera)

printf (“%f”, (*ptr_cabeza).dato);(*ptr_cabeza) miembro dato del nodo apuntado por

ptr_cabeza



Nota importanteLos paréntesis son necesarios en la primera parte de la

expresión (*ptr_cabeza) ya que los operadores unitarios que aparecen a la derecha tienen prioridad más alta que los operadores unitarios que aparecen en el lado izquierdo (el asterisco de indirección).

Sin los paréntesis, el significado de ptr_cabeza producirá un error de sintaxis, al intentar evaluar ptr_cabeza.dato antes de la indirección o desreferencia.



A recordaralumno -> matricula significa lo mismo que

(*alumno).matricula Utilizando el operador de selección -> se puede

imprimir los datos del primer nodo de la lista.printf(“%lf”, ptr_cabeza ->dato);



Error frecuenteLos errores típicos en el tratamiento de apuntadores es escribir

la expresión *p o bien p-> cuando el valor del apuntador p es el apuntador nulo, ya que como se sabe el apuntador nulo no apunta a nada



Para crear una lista Paso 1. Declarar el tipo de dato y el apuntador de inicial (cabeza)

o primero.Paso2. Asignar memoria para un elemento del tipo definido

anteriormente utilizando alguna de las funciones se asignación de memoria (malloc ( ), calloc ( ), realloc( )) y un cast para la conversión de void* al tipo apuntador a nodo; la dirección del nuevo elemento es ptr_nuevo.

Paso 3. Crear iterativamente el primer elemento (cabeza) y los elementos sucesivos de una lista enlazada simplemente.

Paso 4. Repetir hasta que no exista más entrada para el elemento.


Notas de estructura de datos con lenguaje CEjemplo: desarrollar una lista enlazada de elementos que almacenen

datos de tipo entero.Un elemento de la lista se puede definir con la ayuda de la estructura siguiente:

struct Elemento{

Int dato;Struct Elemento * siguiente;};typedef struct Elemento Nodo;En la estructura Elemento hay dos miembros, dato, que contiene el

valor del elemento de la lista y siguiente que es un apuntador al siguiente nodo.

También se declara un nuevo tipo: Nodo que es sinónimo de struct Elemento


Notas de estructura de datos con lenguaje C El siguiente paso para construir la lista es declarar la variable

Primero que apuntará al primer elemento de la lista:

Nodo *Primero = NULLEl apuntador Primero (también se puede llamar Cabeza) se ha

inicializado a un valor nulo, lo que implica que la lista está vacía (no tiene elementos).

Se crea un elemento de la lista, para ello hay que reservar memoria, tanta como tamaño tiene cada nodo, y asignar la dirección de la memoria reservada al apuntador Primero:

Primero = (Nodo*) malloc (sizeof(Nodo));el operador sizeof se obtiene el tamaño de cada nodo de la lista, la

función malloc( ) devuelve un apuntador genérico (void*), por lo que se convierte a Nodo*.



se puede asignar un valor al campo dato:

Primero -> dato = 11;Primero -> siguiente =NULL;

apuntador Primero apunta al nuevo elemento, se inicializa a 11 El campo siguiente del nuevo elemento toma el valor nulo, por

no haber un nodo siguiente. La operación de crear un nodo se puede hacer en una función a

la que se pasas el valor del campo dato y del campo siguiente.


Notas de estructura de datos con lenguaje CLa función devuelve un apuntador al nodo creado:Nodo* Crearnodo (int x, Nodo* enlace){

Nodo *p;p = (Nodo*)malloc(sizeof (Nodo));p->dato = x;p-> siguiente = enlace;return p;

}la función CrearNodo () para crear el primer nodo de la lista:

Primero = Crearnodo (11, NULL);


Notas de estructura de datos con lenguaje CPara añadir un nuevo elemento con un valor 6, y agregarlo en el

primer lugar de la lista:

Primero = Crearnodo (6, Primero);

Para una lista con los datos 4, 6, 11Primero = Crearnodo (4, Primero);



Insertar un elemento en una listapara añadir o insertar un elemento en una lista enlazada el

algoritmo varía dependiendo de la posición en que se insertar el elemento

inserción puede ser:• Al principio de la lista (cabeza o elemento primero) de la lista.• Al final de la lista (elemento último).• Antes de un elemento especificado.• Después de un elemento especificado



Insertar un nuevo elemento en la cabeza de una listaes más fácil y más eficiente insertar un elemento nuevo al principio

de la lista . El proceso de inserción:• Asignar un nuevo nodo apuntado por el nuevo que es una variable

apuntador local que apunta al nuevo nodo que se va a insertar en la lista.

• Situar el nuevo elemento en el campo dato del nuevo nodo.• Hacer que el campo enlace siguiente del nuevo nodo apunte a

primer nodo (cabeza) de la lista original.• Hacer que primer nodo (apuntador cabeza) apunte al nuevo nodo

que se ha creado.


Notas de estructura de datos con lenguaje CEjemplo: se tiene una lista contiene tres elementos, 10, 25 y 40 se

requiere insertar un nuevo elemento 4, al principio de la lista

Paso 1 y paso 2


Notas de estructura de datos con lenguaje Ctypedef int Item;typedef struct tipo_nodo{

Item dato;struct tipo_nodo* siguiente;} Nodo; /*declaración del tipo Nodo*/Nodo* nuevo;nuevo = (Nodo*)malloc (sizeof (Nodo)); /*se asigna un nuevo

nodo*/nuevo-> dato = entrada;



Paso 3El campo enlace (siguiente) del nuevo nodo apunta a la

cabeza actual de la lista nuevo -> siguiente = cabeza;


Paso 4Se cambia el apuntador de cabeza para apuntar al nuevo nodo

creado; es decir, el puntero de cabeza apunta al mismo sitio que apunte nuevo

En este momento, la función de insertar un elemento termina su ejecución

la variable local nuevo desaparece y sólo permanece el apuntador de cabeza que apunta a la nueva lista enlazada,



la variable local nuevo desaparece y sólo permanece el apuntador de cabeza que apunta a la nueva lista enlazada,


El código de la función InsertarCabezaLista:Void InsertarCabezaLista (Nodo** cabeza, ítem entrada);{

Nodo *nuevo;nuevo = (Nodo*)malloc (sizeof (Nodo)); /*asigna nuevo nodo*/

nuevo -> dato = entrada; /*pone elemento en nuevo*/

nuevo -> siguiente = *cabeza; /* enlaza nuevo nodo al frente de la lista*/

*cabeza = nuevo /* mueve puntero cabeza y apunta al nuevo nodo*/

}



La función InsertarCabezaLista actúa también correctamente si se trata el caso de añadir un primer nodo o elemento a una lista vacía

como ya se ha comentado cabeza apunta a NULL y termina apuntando al nuevo nodo de la lista enlazada



Insertar un nodo nuevo (no por el inicio ) en la lista un nuevo nodo no siempre inserta al principio Es posible insertar en el centro o al final de la listaPor ejemplo: insertar un nuevo elemento 75 entre el elemento

25 y el elemento 40 en la lista enlazada 10, 25, 40.


Notas de estructura de datos con lenguaje CLos pasos son:

1. Asignar el nuevo nodo apuntado por el apuntador nuevo.2. Situar el nuevo elemento en el campo dato del nuevo nodo.3. Hacer que el campo enlace siguiente del nuevo nodo apunte

al nodo que va después de la posición del nuevo nodo (o bien NULL si no hay ningún nodo después de la nueva posición).

4. En la variable apuntador anterior tener la dirección del nodo que está antes de la posición que se quiere para el nuevo nodo. Hacer que anterior -> siguiente apunte al nuevo nodo que se acaba de crear.


Notas de estructura de datos con lenguaje CEn el paso 1 y 2

nuevo = (Nodo*)malloc (sizeof(Nodo));nuevo -> dato= entrada;



Paso 3

nuevo-> siguiente = anterior -> siguiente


Paso 4

Después de ejecutar todas las sentencias de las sucesivas etapas, la nueva lista comienza en el nodo10, siguen 25, 75 y, por último, 40.

void InsertarLista (Nodo* anterior, Item entrada);{

Nodo *nuevo;nuevo = (Nodo*)malloc (sizeof (Nodo));nuevo -> dato = entrada;nuevo -> siguiente = anterior -> siguiente;anterior -> siguiente = nuevo;}


Notas de estructura de datos con lenguaje CInserción al final de la listaLa inserción al final de la lista es menos eficiente:Porque normalmente, no se tiene un apuntador al

último elemento de la listaentonces se ha de seguir el recorrido desde el

principio(cabeza) de la lista hasta el último nodo y a continuación realizar la inserción

Cuando ultimo es una variable apuntador que apunta al último nodo de la lista, las sentencias siguientes insertan un nodo al final de la lista.


Notas de estructura de datos con lenguaje Cultimo -> siguiente = (Nodo*)malloc(sizeof

(Nodo));En esta instrucción se asigna un nuevo nodo que está apuntando por el campo

siguiente al último nodo de la lista (antes de la inserción) de modo que el nuevo nodo ahora es el último nodo de la lista

ultimo -> siguiente -> dato = entrada; establece el campo dato del nuevo último nodo al valor de entrada

ultimo -> siguiente -> siguiente = NULL;establece el campo siguiente del nuevo nodo a NULL

ultimo = ultimo -> siguiente;pone la variable ultimo al nuevo último nodo de la lista


Notas de estructura de datos con lenguaje CPara buscar un elemento en la lista Como una función en C es posible devolver el valor apuntador

entonces al ubicar un elemento en la lista se puede regresar el apuntador a ese elemento

Si tenemos una función BuscarLista emplea una variable apuntador llamada índice que va recorriendo la lista nodo a nodo

Si usamos una estructura de cicloComo se puede observar en el siguiente código


Nodo* BuscarLista (Nodo* cabeza, Item destino)/* cabeza: apuntador del primero (cabeza) de una lista enlazada. destino: dato que se busca en la lista. indice: valor de retorno, apuntador que apunta al primer nodo que

contiene el destino (elemento buscado); si no existe el nodo devuelve apuntador nulo.*/

{Nodo* índice;for (indice=cabeza; índice !=NULL; indice=indice->siguiente)

if (destino==indice ->dato)return indice;

return NULL;} índice apunta a los nodos de la listaentonces si se encuentra el nodo buscado devuelve un apuntador al nodo

buscado con la sentencia de retorno (return)caso contario la función devuelve NULL (return NULL).



Eliminar un nodo en una listaPara eliminar un nodo en la lista se debe enlazar el nodo anterior con el nodo

siguiente del nodo que se quiere eliminar y así liberara la memoria ocupadaPasos de eliminación de un nodo:

1. Búsqueda del nodo que contiene el dato. Obtener la dirección del nodo a eliminar y la dirección del anterior.

2. El apuntador siguiente del nodo anterior apunta al siguiente del nodo a eliminar.3. En caso de que el nodo a eliminar sea el primero(cabeza) se modifica cabeza para

que tenga la dirección del nodo siguiente.4. Se libera la memoria ocupada por el nodo


La función que recibe el primero(cabeza) de la lista y el dato del nodo que se quiere borrar.

viod eliminar (Nodo** cabeza, item entrada){

Nodo* actual, *anterior;int encontrado = 0;actual = cabeza; anterior = NULL;/*ciclo de búsqueda*/while ((actual =! NULL)&&( !encontrado)){

encontrado= (actual-> dato == entrada);if (!encontrado){

anterior=actual;actual=actual->siguiente;

}}


/*Enlace de nodo anterior con siguiente*/

if (actual !=NULL){

/*Se distingue entre que el nodo inicial o del resto de la lista*/if (actual == *cabeza){

*cabeza = actual-> siguiente;}else{ anterior-> siguiente = actual -> siguiente }free (actual);}}


LISTA DOBLEMENTE ENLAZADA


Notas de estructura de datos con lenguaje CEn muchas aplicaciones es conveniente poder

acceder a los elementos o nodos de una lista en cualquier orden.

Para este caso se suguiere el uso de una lista doblemente ligada.

La característica de estas es que cada elemento debe tener: el valor almacenado del dato del elemento y tienen dos apuntadores:

a) uno que apunta al siguiente elemento de la lista b) el otro apuntador apunta al elemento anterior.



Lista doblemente ligada



Existe una operación de insertar y eliminar (borrar) en cada dirección

Para insertar un nodo p a la derecha del nodo actual

Deben asignarse cuatro nuevos enlaces



Para eliminar (borrar) un nodo de una lista doblemente enlazada es preciso cambiar dos apuntadores

Eliminación de un nodo en una lista doblemente enlazada



Como se declara una lista doblemente enlazadaPara lista doblemente enlazada con valores de tipo int necesita dos

apuntadores y el valor del campo datos. En una estructura se agrupan estos datos:

typedef int Item;struct unnodo{Item dato;struct unnodo *adelante;struct unnodo *atras;};typedef struct unnodo Nodo;



Para insertar un elemento en la lista doblemente ligada Depende de la posición en que se inserta el elemento. La posición de inserción puede ser:• En el elemento primero (cabeza) de la lista.• En el final de la lista (elemento último).• Antes de un elemento especificado.• Después de un elemento especificado.



Para insertar un nuevo elemento al principio de la lista dobleEl proceso puede ser1. Asignar un nuevo nodo apuntado por nuevo que es una

variable apuntador que apunta al nuevo nodo que se va a insertar en la lista doble.

2. Situar al nuevo elemento en el campo dato del nuevo nodo.3. Hacer que el campo enlace adelante del nuevo nodo apunte

al primer nodo (cabeza) de la lista original, y que el campo enlace atrás del nodo cabeza apunte al nuevo nodo.

4. Hacer que cabeza (apuntador cabeza) apunte al nuevo nodo

que se ha creado.


typedef int Item;typedef struct tipo_nodo{

Item dato;struct tipo_nodo* adelante;struct tipo_nodo* atras;

}Nodo;Nodo* nuevo;nuevo = (Nodo*)malloc (sizeof (Nodo));nuevo -> dato = entradanuevo -> adelante = cabeza ;nuevo -> atras = NULL;cabeza -> atras = nuevo;cabeza = nuevo;



la función de insertar un elemento en la lista termina su ejecución, la variable local nuevo desaparece y sólo permanece el apuntador de cabeza que apunta a la nueva lista doblemente enlazada.


Notas de estructura de datos con lenguaje CInserción de un nuevo nodo( no por el principio de la

lista) en cualquier parte de la lista 1. Asignar el nuevo nodo apuntado por el apuntador nuevo.2. Situar el nuevo elemento en el campo dato del nuevo nodo.3. Hacer que el campo enlace adelante del nuevo nodo apunte al

nodo que va después de la posición del nuevo nodo (o bien a NULL si no hay ningún nodo después de la nueva posición). El campo atrás del nodo siguiente al nuevo tiene que apuntar a nuevo.

4. La dirección del nodo que está antes de la posición deseada para el nuevo nodo está en la variable apuntador anterior. Hacer que anterior -> adelante apunte al nuevo nodo. El enlace atrás del nuevo nodo debe de apuntar a anterior.



Código nuevo = (Nodo*)malloc (sizeof (Nodo));nuevo -> dato = entrada;nuevo -> adelante = anterior -> adelante;anterior -> adelante -> atras = nuevo; /*campo

atrás del siguiente apunta al nodo nuevo creado*/

anterior -> adelante = nuevo;nuevo ->atras =anterior;



Eliminar un elemento Para eliminar un nodo de una lista doblemente ligada (recuerda

tiene enlace de dos nodos), el nodo anterior con el nodo siguiente del que se va a eliminar, con el apuntador adelante, y el nodo siguiente con el anterior, con el apuntador atrás, y liberar la memoria que ocupa.

Nota: el método es similar a la eliminación de un elemento de una lista ligada, pero es importante notar que ahora la dirección del nodo anterior se encuentra en el apuntador atrás del nodo a borrar


Notas de estructura de datos con lenguaje CEl método es:1. Búsqueda del nodo que contiene el dato. Se ha de tener la

dirección del nodo a eliminar y la dirección del anterior.2. El apuntador adelante del nodo anterior tienen que apuntar

al apuntador adelante del nodo a eliminar, esto en el caso de no ser el nodo inicial (cabecera).

3. El apuntador atrás del nodo siguiente a borrar tiene que apuntar al apuntador atrás del nodo a eliminar, esto en el caso de no ser el nodo último (cola).

4. En caso de que el nodo a eliminar sea el primero (cabeza), se modifica cabeza para que tenga la dirección del nodo siguiente.

5. Por último, se libera la memoria ocupada por el nodo.


En lenguaje: void eliminar (Nodo** cabeza, item entrada){

Nodo* actual;int encontrado = 0;actual = *cabeza;/* ciclo de búsqueda */while ((actual !=NULL) && (!encontrado)){encontrado = (actual->dato == entrada);if (!encontrado)

actual = actual -> adelante;}


/* Enlace de nodo anterior con siguiente */

if (actual != NULL){

/*Se distingue entre que el nodo sea el cabecera o del resto de la lista*/

if(actual == *cabeza){*cabeza = actual->adelante;if (actual->adelante !=NULL)

actual->adelante->atras = NULL;}else if (actual->adelante != NULL) /*No es el ultimo nodo*/

{actual -> atras -> adelante = actual -> adelante;actual -> adelante -> atras = actual -> atras;}



else { /* último nodo */actual -> atras -> adelante = NULL;

}free (actual);}}


Notas de estructura de datos con lenguaje CLISTAS CIRCULARESUna lista circular, por propia naturaleza no tiene ni

principio ni fin En tipo de listas es importante establecer un nodo a

partir del cual se accede a la lista y así poder acceder a sus nodos.


Notas de estructura de datos con lenguaje CEs posible considerarse como una lista lineal, de tal

manera que el ultimo nodo apunta al primero.Lista Circular

Las operaciones que se realizan sobre una lista circular son similares a las operaciones sobre listas lineales



Es importante tomar en cuenta que el último nodo no apunta a nulo sino al primero.

Para crear una lista circular se puede hacer con un enlace simple o un enlace doble.

Tomar en cuenta que la lista circular se enlaza con un solo enlace(con enlace adelante y atrás) es similar



Insertar un elementoPara añadir o insertar un elemento en una lista

circular varía dependiendo de la posición en la que se quiere insertar el elemento

Se inserta como nodo anterior al de acceso a la lista Lc, y que Lc tiene la dirección del último nodo insertado



Declaración de un nodo, una función que crea un nodo y la función que inserta el nodo en la lista circular.


typedef char* Item;typedef struct Elemento{

Item dato;struct Elemento* siguiente;

}Nodo;Nodo* NuevoNodo (Item x){

Nodo *a;a = (Nodo*)malloc(sizeof(Nodo));a -> dato = x;a -> siguiente = a; /* apunta así mismo, es un nodo circular*/return a;

}


Void InsertaCircular (Nodo** Lc, Item entrada){

Nodo* nuevo;nuevo = NuevoNodo (entrada);if (*Lc != NULL) /* lista circular no vacía*/{nuevo -> siguiente = (*Lc) -> siguiente;(*Lc) -> siguiente = nuevo;

}*Lc = nuevo;}



Para eliminar un elementoLa operación de eliminar un nodo sigue los

mismos pasos que los dados para eliminar un nodo en una lista lineal.

Hay que enlazar el nodo anterior con el nodo siguiente al que se desea eliminar y liberar la memoria que ocupa.



Método para eliminar un nodo:1.Búsqueda del nodo que contiene el dato.2.Se enlaza el nodo anterior con el siguiente.3.En caso de que el nodo a eliminar sea el

referenciado por el apuntador de acceso a la lista, Lc, se modifica Lc para que tenga la dirección del nodo anterior.

4.Por último se libera la memoria ocupada por el nodo.


Notas de estructura de datos con lenguaje CEn la función de eliminar hay que tener en cuenta la

característica de lista circular, así para detectar si la lista es de un solo nodo ocurre que se apunta a él mismo.

Lc = Lc->siguiente Si esta expresión es cierta, la lista consta de un solo

nodo.


Para eliminar de una lista circular. Para esto recorre la lista con un apuntador al nodo anterior, por esa razón se accede al dato con:

actual->siguiente->dato.Esto permite, en el caso de encontrarse el nodo, tener

en actual el nodo anterior.Después del ciclo es necesario volver a preguntar por el

campo dato, ya que no se comparó el nodo Lc y el ciclo puede haber terminado sin encontrar el nodo


void eliminar (Nodo** Lc, Item entrada){

Nodo* actual;int encontrado = 0;actual = *Lc;

/*Ciclo de búsqueda*/while ((actual->siguiente != *Lc) && (!encontrado)){encontrado = (actual->siguiente->dato == entrada);if (!encontrado){actual = actual -> siguiente;

}}


encontrado = (actual->siguiente->dato == entrada);/* Enlace de nodo anterior con siguiente */

if (encontrado){

Nodo* p;p = actual->siguiente; /*Nodo a eliminar*/

if (*Lc == (*Lc)->siguiente) /*Lista con un solo nodo*/

*Lc = NULL;else {

if (p == *Lc){*Lc = actual; /*Se borra el elemento referenciado por Lc; el nuevo acceso a la lista es el

anterior*/

}free (p);}}}


Notas importantes: La gran ventaja de una lista enlazada sobre un arreglo(array) es que la lista

enlazada puede crecer y decrecer en tamaño, ajustándose al número de elementos.

Una lista enlazada contiene sólo un enlace a un sucesor único, a menos que sea el último, en cuyo caso no se enlaza con ningún otro nodo.

Cuando se inserta un elemento en una lista enlazada, se deben considerar cuatro casos en: una lista vacía, al principio de la lista, en el interior y al final de la lista.

Para borrar un elemento, primero se localiza el nodo que lo contiene y considerar dos casos: borrar el primer nodo y borrar cualquier otro nodo de la lista.

El recorrido de una lista enlazada significa pasar por cada nodo (visitar) y procesarlo. El proceso puede ser: escribir su contenido y modificar el campo de datos.



• Una lista doblemente enlazada es aquella en la que cada nodo tiene un apuntador a su sucesor y otro a su predecesor.

• Las listas doblemente enlazadas se pueden recorrer en ambos sentidos. Las operaciones básicas son inserción, borrado y recorrer la lista, y estas operaciones son semejante a las listas simples.

• Una lista enlazada circularmente por su propia naturaleza no tiene primero ni último nodo. Las listas circulares pueden ser de enlace simple o doble


Pilas



PILAUna pila (stack) es una colección ordenada de

elementos a los que sólo se puede acceder por un único lugar o extremo de la pila. Los elementos de la pila se añaden o quitan (borran) sólo por su parte superior (cima o tope) de la pila.

Una pila es una estructura de datos de entradas ordenadas tales que sólo se pueden introducir y eliminar por un extremo, llamado tope (cima).



Cuando se dice que la pila está ordenada, lo que quiere decir es que hay un elemento al que se puede acceder primero (el que está encima de la pila), otro elemento al que se puede acceder en segundo lugar (justo el elemento que está debajo de la cima), un tercer elemento, etc.

No se requiere que las entradas se puedan comparar utilizando el operador menor que (<) y pueden ser de cualquier tipo.

Una pila, torre o stack es una estructura de información en la cual los elementos se agregan o eliminan solo por el tope.

Se dice que una estructura de esta naturaleza tiene una disciplina de acceso, según la cual, el ultimo objeto de entrar ser precisamente el primero en salir; esta disciplina es en ocasiones referida como UEPS, por sus siglas.


Notas de estructura de datos con lenguaje C Las entradas de la pila deben ser eliminadas en el orden inverso

al que se situaron en la misma. Se tiene una pila de platos, los platos nuevos se añaden por

arriba y también se quitan de arriba, con lo que el primer plato que se pone en la pila es el último que se quita

Se tiene una pila de platos, los platos nuevos se añaden por arriba y también se quitan de arriba, con lo que el primer plato que se pone en la pila es el último que se quita.



El Stack (pila) implementa la clásica colección LIFO (último en entrar primero en salir). Un elemento se mete en la pila por la parte superior (Push) y abandona la pila por la parte superior (Pop).

Debido a su propiedad específica <<último en entrar, primero en salir>> se conoce a las pilas como estructuras de datos LIFO (las-in, first-out). Las operaciones usuales en la pila son Insertar y Quitar. La operación Insertar (push) añade un elemento en la cima de la pila y la operación Quitar (pop) elimina o saca un elemento de la pila.



Otro ejemplo:Las operaciones Insertar y Quitar(el último elemento añadido a

la pila es el primero que se quita de la pila).



La operación Insertar (push) sitúa un elemento dato en la cima

de la pila y Quitar (pop) elimina o quita el elemento de la pila.



• La forma común de implantar una pila en la memoria de una computadora es mediante un arreglo unidimensional con un apuntador que indique el top.

• Este apuntador puede contener el índice del primer espacio disponible, o del último ocupado; la decisión no afecta en mayor grado la implantación; pero es conveniente seguirla rigurosamente en todas las pilas que utilice un programa para evitar errores; en lo siguiente, indicar el último lugar ocupado. Es importante también mantener una liga estrecha entre el arreglo y el apuntador.


Notas de estructura de datos con lenguaje CLa pila se puede implementar mediante arreglos (arrays) en cuyo

caso su dimensión o longitud es fija, y mediante apuntadores o listas enlazadas en cuyo caso se utiliza memoria dinámica y no

existe limitación en su tamaño.• Una pila puede estar vacía (no tiene elementos) o llena (en el

caso de tener tamaño fijo, si no cabe más elementos en la pila). • Si un programa intenta sacar un elemento de una pila vacía, se

producirá un error debido a que esa operación es imposible; esta situación se denomina desbordamiento negativo (under-flow). Por el contrario, si un programa intenta poner un elemento en una pila se produce un error llamado desbordamiento (overflow)



• Por lo que es fundamental que se diseñen funciones, que

comprueban si la pila está llena o vacía.



COLAS • Colas (Queue)La cola implementa la clásica colección FIFO

(primero en entrar primero en salir). Un elemento se añade a la cola por detrás (Enqueue) y abandona la cola por delante (Dequeue). Al igual que en un ArrayList se tiene un control total de donde viven los elementos dentro de una Queue.


Notas de estructura de datos con lenguaje CLas colas tienen muchas aplicaciones en los sistemas

computacionales, un ejemplo de esto es:Para dar soporte al uso de la cola de impresión. Por ejemplo,

una sola impresora puede compartirse entre todos los usuarios de la red. Muchos usuarios pueden enviar trabajos a la impresora, incluso cuando ésta ya se encuentra ocupada. Estos trabajos de impresión se colocan en una cola hasta que la impresora está disponible. Un programa conocido como spooler administra la cola para asegurarse que a medida que se complete cada trabajo de impresión se envíe el siguiente trabajo a la impresora


Recusion


Se dice que un objeto es recursivo si forma parte de si mismo o se define en función de si mismo .

La recursión aparece no solo en las matemáticas, sino en la vida diaria ¿como?

La recursión es un medio muy poderosos en las definiciones matemáticas

En matemáticas la definición de una función en términos de sí misma se denomina definición inductiva y conduce naturalmente a una implementación recursiva

Como ejemplos: la función factorial n! = n!(n-1)!



La potencia de la recursión reside en la posibilidad de definir un número infinito de objetos mediante un enunciado finito.

De igual forma, un numero infinito de operaciones de calculo pueden describirse mediante un programa recursivo finito, incluso este programa no contiene repeticiones explicitas.

Los algoritmos recursivos son apropiados principalmente cuando el problema a resolver , o la función a calcular, o la estructura de datos a procesar, ya están definidos en forma recursiva



Los programas que se han analizado e implementado hasta el momento están estructurados en general como funciones que llaman unas a otras. Para algunos tipos de problemas, es útil tener funciones que se llamen así mismas. Una función recursiva es una función que se llama así misma, ya sea directa o indirectamente a través de otra función

La función debe tener entre sus sentencias al menos una que llama a la propia función para que se pueda decir que es recursiva.


Notas de estructura de datos con lenguaje C• Una función recursiva es llamada para resolver un problema.

La función sabe solo como resolver el caso más simple, es decir, el llamado caso base. Si la función es llamada con un problema más complejo, la función divide dicho problema en dos partes conceptuales: una parte que la función ya sabe como ejecutar y una parte que la función no sabe como ejecutar.

• Para hacer factible la recursión, esta última parte debe parecerse al problema original, la función llama a una copia nueva de sí misma, para que empiece a trabajar sobre el problema mas pequeño y esto se conoce como una llamada recursiva y también se llama el paso de recursión.



El paso de recursión también incluye la palabra reservada return, porque el resultado ser combinado con la parte del problema que la función supo como resolver para formar un resultado que ser regresado al llamador original, posiblemente main.



• Ejemplo Funcion gato( ….){

….gato(….)….

}


EjemploPara el factorial de forma recursiva.El caso base de 0! = 1 El caso base o condición de salida debe fijarse en cada solución recursiva de

un problemaEl algoritmo que resuelve n! de forma recursiva se apoya en la definición:

n! = 1 si n= 0n! = n!(n-1)! Si n> 0long factorial(int n){

if(n == 0)return 1;

else return n*factorial(n-1);

}


Una función recursivas es una función que se invoca así misma de forma directa o indirecta

En recursión directa el código de la función foca() contiene una sentencia que invoca a foca()

En recursión indirecta foca() invoca a la función gato( ) que invoca a su vez a la función perro() , y así sucesivamente hasta que se invoca de nuevo a la función foca().

El requisito para que un algoritmo recursivo sea correcto es que no genere una secuencia de llamadas infinitas sobre si misma


La definición recursiva de f(n) debe incluir el componente base (condición de salida) en el que f(n) se defina directamente (no recursivamente) para uno o dos valores de n.

Deben existir una forma de salir de la secuencia de llamadas recursivas

En la función fibonacci la condición de salida o base es f(n) = 1 para n> 1

F0 = 0 , F1 = 1 , Fn = Fn-1 + Fn-2 para n > 1

F0 = 0 , F1 = 1 constituyen el componente base o condiciones de salida

Fn = Fn-1 + Fn-2 es el componente recursivo



long fibonacci(int n){

If(n== 0 || n == 1)Retun n;

elsereturn fibonacci(n-2) + fibonacci(n-1);

}



Nota importanteEl diseño de una función recursiva debe de

contemplar un caso base o condición de salida, que se resuelve como una sentencia simple, para dejar de hacer llamadas recursivas



El problema consiste en tres barras verticales A,B,C y n discos de diferentes tamaños, apilados inicialmente en la barra A y se quiere pasar los discos a la barra C, conservando su orden.

Las reglas son: 1.- Se mover un solo disco cada vez. 2.- Un disco no puede situarse sobre otro mas pequeño3.- Se utilizar la barra B como pila auxiliar



Una posible solución, es el algoritmo recursivo: 1.- Mover n-1 discos de la barra A a la B (el disco

n es el del fondo). 2.- Mover el disco n de la barra A a la C. 3.- Mover los n-1 discos de la barra B a la C.



1.- Si n es 11.1 Mover el disco 1 a la varinicial a varifinal

2.- Si no 2.1 Mover n-1 discos de varinicial hasta varcentral

(utiliza como varilla auxiliar varfinal)

2.2 Mover el disco n desde varinicial a varfinal

2.3 Mover n-1 discos desde varcentral a varfinal


Notas de estructura de datos con lenguaje C• Es decir si n es 1, se alcanza la condición de

salida • Si n es mayor que 1 las etapas recursivas 2.1,

2.2, 2.3 son tres subproblemas más pequeños, uno de los cuales es la condición de salida.

• En la primera etapa en el algoritmos se mueve n-1 discos desde la varilla inicial a la varilla central utilizando la varilla final como almacenamiento temporal



El orden de los parámetros en la llamada a la función recursiva es varinicial, varfinal y varcentral.

/* utiliza varfinal como almacenamiento auxiliar*/hanoi(varinicial, varfinal,varcentral, n-1)En el segundo paso se mueve el disco mayor desde la varilla inicial a

la varilla final (sentencia directa)printf(“mover disco %d desde varilla %c a varilla %c \n”, n , varinicial, varfinal);



En el tercer paso se mueve n-1 discos desde la varilla central a la varilla final utilizando varinicial para almacenamiento temporal. Por consiguiente, el orden de parámetros en la llamada a la función recursiva es: varcentral, varinicial y varfinal

/* utiliza varinicial como almacenmiento auxiliar */hanio(varcentral, varinicial, varfinal, n-1)


void hanoi( char vertnicial, char varcentral, char varfinal, int n){

If( n == 1)printf(“mover disco %d desde varilla %c a varilla %c \n”,

n , varinicial, varfinal);else{

hanio(varinicial, varfinal, varcentral, n-1)printf(“mover disco %d desde varilla %c a varilla %c \n”,

n , varinicial, varfinal);hanio(varcentral, varinicial, varfinal, n-1)

}}

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