Formas de Implementação

Conceitos Básicos 35

desenvolvimento de novas aplicações; seus conceitos, uma vez aprendidos, serão utilizados durante toda a vida dos desenvolvedores.

Figura 2.2 – Uma mesma implementação de agenda pode ser utilizada por celulares diferentes

Figura 2.3 – Implementações diferentes de agendas estão disponíveis para uso pelo mesmo celular

36 Conceitos Básicos

Existe muita confusão nos conceitos de tipo de dado, TAD e estrutura de dado. Uma vez esclarecidas as diferenças entre esses conceitos, passaremos a analisar como podem ser feitas as suas implementações.

Conceitos Básicos 37

mais ser alterado. Em contrapartida, apresenta desenvolvimento simples e possibilida acesso direto aos elementos contidos na estrutura.

Conforme comentado, a estrutura usada para armazenamento é o vetor. Segundo Damas (2007), um vetor é um conjunto de elementos consecutivos, todos do mesmo tipo, que podem ser acessados individualmente.

Na Figura 2.4 está graficamente representado um vetor de inteiro (considerando que cada elemento ocupa quatro bytes), com tamanho 3 (três), ou seja, capacidade para armazenar até 3 (três) números. Os elementos são posicionados consecutivamente na memória, considerando que o primeiro elemento está posicionado no byte “10001”.

Figura 2.4 – Estrutura estática vetor

Conceitos Básicos 37

mais ser alterado. Em contrapartida, apresenta desenvolvimento simples e possibilida acesso direto aos elementos contidos na estrutura.

Conforme comentado, a estrutura usada para armazenamento é o vetor. Segundo Damas (2007), um vetor é um conjunto de elementos consecutivos, todos do mesmo tipo, que podem ser acessados individualmente.

Na Figura 2.4 está graficamente representado um vetor de inteiro (considerando que cada elemento ocupa quatro bytes), com tamanho 3 (três), ou seja, capacidade para armazenar até 3 (três) números. Os elementos são posicionados consecutivamente na memória, considerando que o primeiro elemento está posicionado no byte “10001”.

Figura 2.4 – Estrutura estática vetor

38 Conceitos Básicos

A Figura 2.5 apresenta uma outra representação gráfica para o mesmo vetor. Essa é a representação mais adotada pela comunidade de programadores.

Figura 2.5 – Representação gráfica de um vetor

2.4.2. Estruturas Dinâmicas

Diferente do que ocorre com a estrutura estática (vetor como estrutura de armazenamento), a estrutura dinâmica consegue alterar sua capacidade de armazenamento em tempo de execução, de acordo com a necessidade do usuário.

O princípio da estrutura dinâmica é espalhar os elementos na memória, não existindo a necessidade de estes elementos estarem agrupados (consecutivos). É possível estabelecer a união da estrutura fazendo com que os elementos possuam ligações entre eles.

Essa ligação entre os elementos é chamada de “encadeamento”.

Cada elemento do encadeamento é denominado “nó”. Nesse caso, a estrutura dinâmica pode ser entendida como um encadeamento de nó.

Segundo Celes (2004), estruturas dinâmicas oferecem suporte adequado para inserção e remoção de elementos. Para cada elemento, essas estruturas alocam dinamicamente memória para seu armazenamento, portanto não são estruturas pré- dimensionadas. O número de elementos que podemos armazenar nessas estruturas é arbitrário.

Conceitos Básicos 39

Na Figura 2.6 está representado graficamente o nó, constituído do elemento que está sendo armazenado, e uma ligação (encadeamento) para o próximo elemento da estrutura. Esse nó apresentado no exemplo é classificado como simples, por possuir um único encadeamento.

Figura 2.6 – Nó, elemento da estrutura encadeada

Na Figura 2.7 está representada uma estrutura encadeada. Cada elemento (nó) possui um valor armazenado e uma conexão (ligação) para o próximo elemento da estrutura. Quanto ao último elemento (quarto nó), a sua conexão para o próximo elemento precisa indicar que não existe próximo.

Figura 2.7 – Estrutura encadeada simples

Cada elemento (nó) da estrutura é alocado dinamicamente (de acordo com a demanda da aplicação), o que permite a flexibilidade impossível de ser obtida através da implementação estática.

Com o encadeamento consecutivo dos elementos, é possível obter essa estrutura dinâmica. Por outro lado, não é possível acessar

Conceitos Básicos 39

Na Figura 2.6 está representado graficamente o nó, constituído do elemento que está sendo armazenado, e uma ligação (encadeamento) para o próximo elemento da estrutura. Esse nó apresentado no exemplo é classificado como simples, por possuir um único encadeamento.

Figura 2.6 – Nó, elemento da estrutura encadeada

Na Figura 2.7 está representada uma estrutura encadeada. Cada elemento (nó) possui um valor armazenado e uma conexão (ligação) para o próximo elemento da estrutura. Quanto ao último elemento (quarto nó), a sua conexão para o próximo elemento precisa indicar que não existe próximo.

Figura 2.7 – Estrutura encadeada simples

Cada elemento (nó) da estrutura é alocado dinamicamente (de acordo com a demanda da aplicação), o que permite a flexibilidade impossível de ser obtida através da implementação estática.

Com o encadeamento consecutivo dos elementos, é possível obter essa estrutura dinâmica. Por outro lado, não é possível acessar

40 Conceitos Básicos

diretamente um elemento, uma vez que apenas é conhecido o primeiro nó e este é quem vai dar acesso aos demais elementos.

Analisando o gerenciamento da memória, enquanto na estrutura estática todos os elementos precisam estar alocados consecutivamente, em um único bloco, na estrutura dinâmica os elementos podem estar espalhados, não existindo a necessidade de buscar um bloco de memória disponível para alocá-los.

Considerando uma coleção de tamanho expressivo e o dinamismo das operações de inserção e remoção de elementos, essa decisão pode ser fundamental.

O acesso aos elementos também é uma questão que merece atenção. Na estrutura estática os elementos pode ser acessados diretamente (por meio do índice do vetor), enquanto nas estruturas dinâmicas esse acesso direto não está disponível. Para as estruturas dinâmicas, o acesso é feito partindo-se do primeiro elemento, e sequencialmente a estrutura é percorrida, até que se chegue ao elemento buscado.

Por fazer uso de vetores, a implementação das estruturas estáticas é mais simples do que as estrutura dinâmicas, que utilizam essencialmente ponteiros (apontadores).

Embora exista um pouco de receio sobre o uso de ponteiros, por parte de alguns desenvolvedores, especialmente para iniciantes em programação, de fato o seu uso não representa um problema. Este livro apresenta implementações com o uso de ponteiros, de forma simples e objetiva.

O Quadro 2.1, apresenta um resumo dessas características discutidas.

Conceitos Básicos 41

Quadro 2.1 – Comparativo entre as estruturas estáticas e dinâmicas.

Característica Estática Dinâmica

Tamanho Fixo Flexível

Estrutura Vetor Encadeamento de “nó”

Acesso Direto Sequencial

Armazenamento Sequencial Aleatório

Complexidade Simples Elaborada

O ponto-chave a ser analisado pelo programador para escolha da implementação é a disponibilidade de memória da máquina e a necessidade da aplicação.

2.4.3. Aspectos Técnicos de Desenvolvimento

As implementações deste livro utilizaram como base as linguagens de programação C (Padrão) e Java versão 1.6.