מבוא למדעי המחשב תרגול 10 הממשקים Iterator, Iterable Binary trees

Transcription

1 מבוא למדעי המחשב 2017 תרגול 10 הממשקים Iterator, Iterable Binary trees

2 בתרגול היום ממשקים: Iterator Filter DynamicArrayFilterIterator עצים בינאריים.

3 תזכורת: Iterator מידע ונתונים )data( הדרושים לתכנית מחשב נשמרים בתוך מבנה נתונים structure(.)data על מבנה נתונים לתמוך במספר נתונים והוצאת נתונים. פעולות, כמו הכנסת אחת הדרכים להוציא נתונים היא לעבור על אוסף הנתונים פריט-מידע אחר פריט-מידע. האחריות על מבנה הנתונים היא של המתכנת שלו, ברצוננו להקל על המשתמש במבנה הנתונים ככל הניתן.

4 תזכורת: הממשק Iterator public interface Iterator { /** * Returns true if the iteration has more elements. true if the iterator has more elements. */ boolean hasnext(); /** * Returns the next element in the iteration. the next element in the iteration. NoSuchElementException iteration has no more elements. */ Object next(); /** UnsupportedOperationException when called */ void remove(); // ignored 4

5 תזכורת: מימוש DynamicArrayIterator public class DynamicArrayIterator implements Iterator { private DynamicArray array ; private int index ; public DynamicArrayIterator(DynamicArray array) { this(array, 0) ; public DynamicArrayIterator(DynamicArray array, int index) { this.array = array ; this.index = index ; public boolean hasnext() { return index < array.size() ; public Object next() { if(!hasnext()) throw new NoSuchElementException() ; Object next = array.get(index) ; index = index+1 ; return next ; 5

6 תזכורת: דוגמא DynamicArrayIterator public static void main(string[] args) { DynamicArray array = new DynamicArray() ; Student s1 = new Student("Yossi"); Student s2 = new Student( Omar"); Student s3 = new Student("Yoni"); Student s4 = new Student("Eyal"); array.add(s1); array.add(s2); array.add(s3); array.add(s4); DynamicArrayIterator students = new DynamicArrayIterator(array); while (students.hasnext()) { Object currentdata = students.next(); Student s = (Student) currentdata; System.out.print(s.getName() + " "); 6

7 הממשק Filter public interface Filter { במגוון מקרים נרצה לסנן את מבנה הנתונים בדרכים שונות. לשם כך נגדיר את הממשק.Filter { /** * Test if obj meets this filter s condition. obj object to test against condition. true iff the condition is met. */ public boolean meetscond(object obj); הממשק מגדיר שיטה שמחזירה האם האובייקט עומד בתנאי. 7

8 המחלקה StudentsNameFilter Filter נגדיר את המחלקה StudentsNameFilter בנאי המחלקה מקבל תו StudentsNameFilter.c אובייקט obj עומד בתנאי של האובייקט הוא מטיפוס.Student שם הסטודנט מתחיל באות c. אשר מממשת את הממשק אם: 8

9 מימוש המחלקה StudentsNameFilter public class StudentsNameFilter implements Filter { private char c; public StudentsNameFilter(char c) { this.c = c; public boolean meetscond(object obj) { if (obj instanceof Student) { Student s = (Student)obj; char firstletter = s.getname().charat(0); return this.c == firstletter; return false; 9

10 המחלקה DynamicArrayFilterIterator נרצה לממש על Iterator Iterator עבור מערך דינאמי. זה להחזיר אך ורק סטודנטים ששמם מתחיל בתו מסויים. לשם כך נממש את המחלקה בכדי לממש את.DynamicArrayFilterIterator Iterator עלינו לממש את הפונקציות הבאות: boolean hasnext(); Object next(); 10

11 מימוש המחלקה DynamicArrayFilterIterator public class DynamicArrayFilterIterator implements Iterator { private DynamicArray array; private int index; private Filter f; private Object current; public DynamicArrayFilterIterator(DynamicArray array, Filter f) { this(array, f, 0); public DynamicArrayFilterIterator(DynamicArray array, Filter f, int index) { this.array = array; this.f = f; this.index = index; preparenext(); public void preparenext() { current = null; while (index < array.size() & current == null) { Object data = array.get(index); index = index + 1; if (f.meetscond(data)) { current = data; 11

12 מימוש המחלקה DynamicArrayFilterIterator public Object next() { if (!hasnext()) throw new NoSuchElementException(); Object ans = current; preparenext(); return ans; public boolean hasnext() { return (current!= null); 12

13 דוגמת שימוש בDynamicArrayFilterIterator public static void main(string[] args) { Student s1 = new Student("Yossi"); Student s2 = new Student( Omar"); Student s3 = new Student("Yoni"); Student s4 = new Student("Eyal"); DynamicArray array = new DynamicArray() ; array.add(s1); array.add(s2); array.add(s3); array.add(s4); StudentsNameFilter f = new StudentsNameFilter('Y'); DynamicArrayFilterIterator YStudents = new DynamicArrayFilterIterator(array,f); while (YStudents.hasNext()) { Object currentdata = YStudents.next(); Student s = (Student)currentData; System.out.print(s.getName() + " "); 13

14 14 הפסקה

15 תזכורת: trees Binary public class BinaryTree { protected BinaryNode root; public BinaryTree(){ root = null; public boolean isempty(){ return root == null; public void insert(object element) { if (isempty()) root = new BinaryNode(element); else root.insert(element); public boolean contains(object element) { if (isempty()) return false; else return root.contains(element); public int height(){ if (isempty()) return -1; else return root.height(); public int size(){ if (isempty()) return 0; else return root.size(); 15

16 תזכורת: trees Binary public class BinaryTree { protected BinaryNode root; public String inorder() { if (isempty()) return ""; else return root.inorder(); 16

17 תזכורת: node Binary public class BinaryNode { protected Object data; protected BinaryNode left; protected BinaryNode right; public BinaryNode(Object element) { if (element == null) throw new NullPointerException(); this.data = element; left = null; right = null; public int height() { int res = 0; if (left!= null) res = left.height()+1; if (right!= null) res = Math.max(res, right.height()+1); return res; public boolean contains(object element) { boolean found = false; if (data.equals(element)) found = true; else if (left!= null && left.contains(element)) found = true; else if (right!= null && right.contains(element)) found = true; return found; public int size() { int res = 1; if (left!= null) res = res + left.size(); if (right!= null) res = res + right.size(); return res; 17

18 תזכורת: node Binary public class BinaryNode { public String inorder() { String res = ""; if (left!= null) res = res + left.inorder() + ", "; res = res + data.tostring(); if (right!= null) res = res + ", " + right.inorder(); return res; public boolean equals (Object other){ if (!(other instanceof BinaryNode)) return false; return equals(this, (BinaryNode)other); 18

19 הוספת node בצורה אקראית לעץ בינארי public class BinaryTree BinaryNode { public void insert(object element) { public if (Math.random() void insert(object < 0.5) { element) { if (isempty()) if (left == null) root = new left = new BinaryNode(element); else else left.insert(element); root.insert(element); else { if (right == null) right = new BinaryNode(element); else right.insert(element); 19

20 pre-order, in-order, post-order. מעבר על עצים בינאריים בביצוע הסריקות בעץ הנתון יתקבל סדר האיברים הבא: 1 : תחילי (pre-order) 6 3 1,6,8,5,2,9,3 תוכי :(in-order) 8 5 8,6,2,5,9,1,3 2 9 : סופי (post-order) 8,2,9,5,6,3,1 20

21 מעבר על עצים בינאריים public class BinaryTree { כיצד נראית סריקת post-order במחלקה בקוד? :BinaryTree: protected BinaryNode root; public String postorder() { if (isempty()) return ""; else return root.postorder(); 21

22 מעבר על עצים בינאריים public class BinaryNode { BinaryNode left; BinaryNode right; Object data; כיצד נראית סריקת post-order בקוד? במחלקה :BinaryNode: היכן בקוד נשלב את השורה "; " + data?res = res + " " + public String postorder() { String res = "";? if (left!= null) res = res + left. postorder();? if (right!= null) res = res + right. postorder(); res = res? + " " + data + " "; return res; 22

23 עצים בינאריים בחלק הבא נתמודד עם שאלות בנושא עצים בינאריים ברמת בחינה.

24 ) שאלה ( מועד א'

25 ) שאלה ( מועד א' 2011 במחלקה :BinaryTree public int countnodesatdepth (int depth){ int ans=0; if (root!= null) ans=root.countnodesatdepth(depth); return ans; 25

26 ) שאלה ( מועד א' 2011 במחלקה : BinaryNode public int countnodesatdepth(int depth) { if (depth==0) return 1; int leftcount=0; int rightcount=0; if (left!=null) leftcount=left.countnodesatdepth(depth-1); if (right!=null) rightcount=right.countnodesatdepth(depth-1); return leftcount+rightcount; 26

27 תמונת ראי של עץ בינארי בהינתן עץ בינארי נרצה לכתוב שיטה שתשנה את העץ לתמונת הראי שלו. לדוגמא:

28 תמונת ראי של עץ בינארי public class BinaryTree { במחלקה :BinaryTree public void mirror(){ if (root!= null) root.mirror(); 28

29 תמונת ראי של עץ בינארי public class BinaryNode { BinaryNode left; BinaryNode right; במחלקה :BinaryNode public void mirror() { if (left!=null) left.mirror(); if (right!=null) right.mirror(); BinaryNode temp = left; left = right; right = temp; 29

30 בעיית מסלול בסכום בהינתן עץ בינארי וסכום שסכומו x. לדוגמא: x החזר אמת אם קיים מסלול בעץ מהשורש לעלה כך tree.haspathsum(14) tree.haspathsum(2) True False 1 1 ג ג

31 בעיית מסלול בסכום במחלקה :BinaryTree public class BinaryTree { protected BinaryNode root; public boolean haspathsum(int sum) { if (root!= null) return root.haspathsum(sum); return sum==0; 31

32 בעיית מסלול בסכום public class BinaryNode { במחלקה :BinaryNode public boolean haspathsum(int sum) { boolean ansleft = false; boolean ansright = false; if (left == null & right == null) return (sum (Integer) data == 0); if (left!= null) ansleft = left.haspathsum(sum (Integer) data); if (!ansleft & right!= null) ansright = right.haspathsum(sum - (Integer)data); return (ansright ansleft); 32

33 Binary expression tree ניתן להשתמש בעצים בינאריים לייצוג ביטויים מתמטים. בעץ הנתון שמור הביטוי המתמטי הבא: (3 / ) 9 12)+6). כיצד נוכל לשחזר את הביטוי מהעץ הנתון? כיצד נוכל להימנע משימוש בסוגריים? /

34 Binary expression tree ניתן לייצג ביטויים מתמטים בעזרת סימון (RPN),Reverse Polish notation משימוש בסוגריים. RPN הינו סימון מתמטי בו האופרטור עוקב אחר כל האופרנדים שלו. לדוגמא, את הביטוי המתמטי 5 4) (3 נרשום כך: ובכך נמנע 3) / ) 9 (6+(12 אך ב RPN מן העץ הבינארי הנתון? / כיצד נוכל לשחזר את הביטוי המתמטי