Busqueda Secuencial o Lineal

METODOS DE BUSQUEDA

•La recuperación de información es una de las aplicaciones más importantes de las computadoras. La búsqueda de información está relacionada con las tablas para consultas. Estas tablas contienen una cantidad de información que se almacenan en forma de listas de parejas de datos. Por ejemplo un catálogo con una lista de libros de matemáticas, en donde es necesario buscar con frecuencia elementos en una lista. Existen diferentes tipos de búsqueda, pero en este informe describiremos sólo la de tipo Secuencial y Binaria.

BUSQUEDA SECUENCIAL

•Este método se usa para buscar un elemento de un vector, es explorar secuencialmente el vector, es decir; recorrer el vector desde el primer elemento hasta el último. Si se encuentra el elemento buscado se debe visualizar un mensaje similar a “Fin de Búsqueda” o “Elemento encontrado” y otro que diga “posición=” en caso contrario, visualizar un mensaje similar a “Elemento no existe en la Lista”.

•Este tipo de búsqueda compara cada elemento del vector con el valor a encontrar hasta que este se consiga o se termine de leer el vector completo

EJEMPLO

•Supongamos una colección de registros organizados como una lista lineal. El algoritmo básico de búsqueda secuencial consiste en empezar al inicio de la lista e ir a través de cada registro hasta encontrar la llave indicada (k), o hasta al final de la lista. 

Mejoras en la eficiencia de la búsqueda secuencial

•1)Muestreo de acceso     Este método consiste en observar que tan frecuentemente se solicita cada registro y ordenarlos de acuerdo a las probabilidades de acceso detectadas. 

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•2)Movimiento hacia el frente     Este esquema consiste en que la lista de registros se reorganicen dinámicamente. Con este método, cada vez que búsqueda de una llave sea exitosa, el registro correspondiente se mueve a la primera posición de la lista y se recorren una posición hacia abajo los que estaban antes que el.

•3)Transposición     Este es otro esquema de reorganización dinámica que consiste en que, cada vez que se lleve a cabo una búsqueda exitosa, el registro correspondiente se intercambia con el anterior. Con este procedimiento, entre mas accesos tenga el registro, mas rápidamente avanzara hacia la primera posición. Comparado con el método de movimiento al frente, el método requiere mas tiempo de actividad para reorganizar al conjunto de registros . Una ventaja de método de transposición es que no permite que el requerimiento aislado de un registro, cambie de posición todo el conjunto de registros. De hecho, un registro debe ganar poco a poco su derecho a alcanzar el inicio de la lista.

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• 4)Ordenamiento     Una forma de reducir el numero de comparaciones esperadas cuando hay una significativa frecuencia de búsqueda sin éxito es la de ordenar los registros en base al valor de la llave. Esta técnica es útil cuando la lista es una lista de excepciones, tales como una lista de decisiones, en cuyo caso la mayoría de las búsquedas no tendrán éxito. Con este método una búsqueda sin éxito termina cuando se encuentra el primer valor de la llave mayor que el buscado, en lugar de la final de la lista.

BIBLIOGRAFIA

http://sistemas.itlp.edu.mx/tutoriales/estructdatos2/tema5_1.htm

GRAFOS

Grafo

un grafo es un conjunto de objetos llamados vértices o nodos unidos por enlaces llamados aristas o arcos, que permiten representarrelaciones binarias entre elementos de un conjunto.

En la figura, V = { a, b, c, d, e, f }, y A = { ab, ac, ae, bc, bd, df, ef }.

Un grafo es una pareja de conjuntos G = (V,A), donde V es el conjunto de vértices, y A es el conjunto de aristas, este último es un conjunto de pares de la forma (u,v) tal que . Para simplificar, notaremos la arista (a,b) como ab.

En teoría de grafos, sólo queda lo esencial del dibujo: la forma de las aristas no son relevantes, sólo importa a qué vértices están unidas. La posición de los vértices tampoco importa, y se puede variar para obtener un dibujo más claro.

Muchas redes de uso cotidiano pueden ser modeladas con un grafo: una red de carreteras que conecta ciudades, una red eléctrica o la red de drenaje de una ciudad.

Aristas dirigidas y no dirigidas

En algunos casos es necesario asignar un sentido a las aristas, por ejemplo, si se quiere representar la red de las calles de una ciudad con sus direcciones únicas. El conjunto de aristas será ahora un subconjunto de todos los posibles pares ordenados de vértices, con (a, b) ≠ (b, a). Los grafos que contienen aristas dirigidas se denominan grafos orientados, como el siguiente:

Las aristas no orientadas se consideran bidireccionales para efectos prácticos (equivale a decir que existen dos aristas orientadas entre los nodos, cada una en un sentido).

En el grafo anterior se ha utilizado una arista que tiene sus dos extremos idénticos: es un lazo (o bucle), y aparece también una arista bidireccional, y corresponde a dos aristas orientadas.

Aquí V = { a, b, c, d, e }, y A = { (a, c), (d, a), (d, e), (a, e), (b, e), (c, a), (c, c), (d, b) }.

Se considera la característica de "grado" (positivo o negativo) de un vértice v (y se indica como (v)), como la cantidad de aristas que llegan o salen de él; para el caso de grafos no orientados, el grado de un vértice es simplemente la cantidad de aristas incidentes a este vértice. Por ejemplo, el grado positivo (salidas) de d es 3, mientras que el grado negativo (llegadas) de d es 0.

Según la terminología seguida en algunos problemas clásicos de Investigación Operativa (p.ej.: el Problema del flujo máximo), a un vértice del que sólo salen aristas se le denomina fuente (en el ejemplo anterior, el vértice d); tiene grado negativo 0. Por el contrario, a aquellos en los que sólo entran aristas se les denomina pozo o sumidero (en el caso anterior, el vértice e); tiene grado positivo 0. A continuación se presentan las implementaciones en maude de grafos no dirigidos y de grafos dirigidos.En los dos casos, las especificaciones incluyen, además de las operaciones generadoras, otras operaciones auxiliares

Arboles

Definición
Formalmente, podemos definir un árbol de la siguiente forma:

• Caso base: un árbol con sólo un nodo (es a la vez raíz del árbol y hoja).

• Un nuevo árbol a partir de un nodo n_r y k árboles de raíces con elementos cada uno, puede construirse estableciendo una relación padre-hijo entre n_r y cada una de las raíces de los k árboles. El árbol resultante de nodos tiene como raíz el nodo n_r, los nodos son los hijos de n_r y el conjunto de nodos hoja está formado por la unión de los k conjuntos hojas iniciales. A cada uno de los árboles A_i se les denota ahora subárboles de la raíz.

Una sucesión de nodos del árbol, de forma que entre cada dos nodos consecutivos de la sucesión haya una relación de parentesco, decimos que es un recorrido árbol. Existen dos recorridos típicos para listar los nodos de un árbol: primero en profundidad y primero en anchura. En el primer caso, se listan los nodos expandiendo el hijo actual de cada nodo hasta llegar a una hoja, donde se vuelve al nodo anterior probando por el siguiente hijo y así sucesivamente. En el segundo, por su parte, antes de listar los nodos de nivel n + 1 (a distancia n + 1 aristas de la raíz), se deben haber listado todos los de nivel n. Otros recorridos típicos del árbol son preorden, postorden e inorden:

• El recorrido en preorden, también llamado orden previo consiste en recorrer en primer lugar la raíz y luego cada uno de los hijos en orden previo.
• El recorrido en inorden, también llamado orden simétrico (aunque este nombre sólo cobra significado en los árboles binarios) consiste en recorrer en primer lugar A₁, luego la raíz y luego cada uno de los hijos en orden simétrico.
• El recorrido en postorden, también llamado orden posterior consiste en recorrer en primer lugar cada uno de los hijos en orden posterior y por último la raíz.

Tipos de arboles

• Árboles Binarios
  • Árbol de búsqueda binario auto-balanceable
    • Árboles AVL
    • Árboles Rojo-Negro
    • Árbol AA
• Árboles Multicamino
• Árboles B (Arboles de búsqueda multicamino autobalanceados)
• Árbol-B+
• Árbol-B*

Las operaciones comunes en árboles son:

• • Enumerar todos los elementos.
  • Buscar un elemento.
  • Dado un nodo, listar los hijos (si los hay).
  • Borrar un elemento.
  • Eliminar un subárbol (algunas veces llamada podar).
  • Añadir un subárbol (algunas veces llamada injertar).
  • Encontrar la raíz de cualquier nodo.
  Por su parte, la representación puede realizarse de diferentes formas. Las más utilizadas son:
  
  • Representar cada nodo como una variable en el heap, con punteros a sus hijos y a su padre.
  • Representar el árbol con un array donde cada elemento es un nodo y las relaciones padre-hijo vienen dadas por la posición del nodo en el array

Recorridos

Al visitar los nodos de un árbol existen algunas maneras útiles en las que se pueden ordenar sistemáticamente los nodos de un árbol.

Los ordenamientos más importantes son llamados: preorden, post-orden y en-orden y se definen recursivamente como sigue:

Si un árbol T es nulo, entonces, la lista vacía es el listado preorden, post-orden y en-orden del árbol T.

Si T consiste de un sólo nodo n, entonces, n es el listado preorden, post-orden y en-orden del árbol T.

Los algoritmos de recorrido de un árbol binario presentan tres tipos de actividades comunes:

• visitar el nodo raíz

• recorrer el subárbol izquierdo

• recorrer el subárbol derecho

Estas tres acciones llevadas a cabo en distinto orden proporcionan los distintos recorridos del árbol.

Recorrido en PRE-ORDEN:

• Visitar el raíz

• Recorrer el subárbol izquierdo en pre-orden

• Recorrer el subárbol derecho en pre-orden

Recorrido EN-ORDEN

• Recorrer el subárbol izquierdo en en-orden • Visitar el raíz • Recorrer el subárbol derecho en en-orden

Recorrido en POST-ORDEN

• Recorrer el subárbol izquierdo en post-orden

• Recorrer el subárbol derecho en post-orden

• Visitar el raíz

Clases de arbol

Con la clase JTree, se puede mostrar un árbol de datos. JTree realmente no contiene datos, simplemente es un vista de ellos. Aquí tienes una imagen de un árbol.

Como muestra la figura anterior, JTree muestra los datos verticalmente. Cada fila contiene exactamente un ítem de datos (llamado un nodo). Cada árbol tiene un nodo raíz (llamado Root en la figura anterior, del que descienden todos los nodos. Los nodos que no pueden tener hijos se llaman nodos leaf (hoja). En la figura anterior, el aspecto-y-comportamiento marca los nodos hojas con un círculo.
Los nodos que no sean hojas pueden  tener cualquier número de hijos, o incluso no tenerlos. En la figura anterior, el aspecto-y-comportamiento marca los nodos que no son hojas con un carpeta. Normalmente el usuario puede expandir y contraer los nodos que no son hojas -- haciendo que sus hijos sena visibles o invisibles -- pulsando sobre él. Por defecto, los nodos que no son honas empiezan contraidos.
Cuando se inicializa un árbo, se crea un ejemplar de TreeNode para cada nodo del árbol, incluyendo el raíz. Cada nodo que no tenga hijos es una hoja. Para hacer que un nodo sin hijos no sea una hoja, se llama al método setAllowsChildren(true) sobre él.

 

Programa con y sin menu

SIN MENU

CON MENU

Colas..

COLAS

Definición:

Son aquellas que solo tiene 2 operaciones, Push(Inserción) y Pop(Eliminación). Push solo se puede efectuar por un extremo llamado Frente y Pop por el extremo Llamado Final. Sin Embargo se le pueden aplicar todas las operación al igual que a las listas.

Tipos de colas:

• Colas circulares (anillos): en las que el último elemento y el primero están unidos.

• Colas de prioridad: En ellas, los elementos se atienden en el orden indicado por una prioridad asociada a cada uno. Si varios elementos tienen la misma prioridad, se atenderán de modo convencional según la posición que ocupen. Hay 2 formas de implementación:

1. Añadir un campo a cada nodo con su prioridad. Resulta conveniente mantener la cola ordenada por orden de prioridad.
2. Crear tantas colas como prioridades haya, y almacenar cada elemento en su cola.

• Bicolas: son colas en donde los nodos se pueden añadir y quitar por ambos extremos; se les llama DEQUE (Double Ended QUEue). Para representar las bicolas lo podemos hacer con un array circular con Inicio y Fin que apunten a cada uno de los extremos. Hay variantes:

• Bicolas de entrada restringida: Son aquellas donde la inserción sólo se hace por el final, aunque podemos eliminar al inicio ó al final.

• Bicolas de salida restringida: Son aquellas donde sólo se elimina por el final, aunque se puede insertar al inicio y al final.

Recorrido

Definición:

Ya que las colas son FIFO(First in - First Out) el Recorrido se hace sacando el primer dato que se inserto hasta que llegue al extremo llamado Final.



Push

Definición:

Push es simplemente el método por el cual va agregando un Dato nuevo a la Cola tomando en cuenta el Tamaño Máximo de Capacidad (Max), el Frente y el Final de la Cola.

Detalle:

Primer nos aseguramos que la Cola no este Llena, para que de esta manera sea capaz de insertar un Elemento nuevo. Si no desplegara Cola Llena. Después compara para determinar las posicionesde Frente y Final y de esta manera poder moverlo con libertad. Ya que determina los valores de Frente y Final, nos Indica que Cola[Final] tomara el valor de Elemento.

Pop

Definición:

Pop es simplemente el método por el cual va sacando el primer Dato de la Cola (esto se comprueba ya que las Colas son FIFO), para esto toma en cuenta el Frente.

Detalle:

Compara para determinar si la cola esta vacía, de otra forma lo que hace es Imprimir “Eliminando el Dato…”. Después se hacen una series de comparaciones para determinar la nueva posición deFrente, de esa forma el Dato que existía en Frente es Eliminado.

Programa de colas

PIlas Java!!

Pilas

Una pila (stack en inglés) es una lista ordinal o estructura de datos en la que el modo de acceso a sus elementos es de tipo LIFO (del inglés Last In First Out, último en entrar, primero en salir) que permite almacenar y recuperar datos. Esta estructura se aplica en multitud de ocasiones en el área de informática debido a su simplicidad y ordenación implícita de la propia estructura.

Para el manejo de los datos se cuenta con dos operaciones básicas: apilar (push), que coloca un objeto en la pila, y su operación inversa, retirar (o desapilar, pop), que retira el último elemento apilado.

En cada momento sólo se tiene acceso a la parte superior de la pila, es decir, al último objeto apilado (denominado TOS, Top of Stack en inglés). La operación retirar permite la obtención de este elemento, que es retirado de la pila permitiendo el acceso al siguiente (apilado con anterioridad), que pasa a ser el nuevo TOS.

Por analogía con objetos cotidianos, una operación apilar equivaldría a colocar un plato sobre una pila de platos, y una operación retirar a retirarlo.
Las pilas suelen emplearse en los siguientes contextos:

• Evaluación de expresiones en notación postfija (notación polaca inversa).
• Reconocedores sintácticos de lenguajes independientes del contexto
• Implementación de recursividad

Operaciones
Una pila cuenta con 2 operaciones imprescindibles: apilar y desapilar, a las que en las implementaciones modernas de las pilas se suelen añadir más de uso habitual.
• Crear: se crea la pila vacía.
• Apilar: se añade un elemento a la pila.(push)
• Desapilar: se elimina el elemento frontal de la pila.(pop)
• Cima: devuelve el elemento que esta en la cima de la pila. (top o peek)
• Vacía: devuelve cierto si la pila está vacía o falso en caso contrario.

EJEMPLO

Trabajo en Equipo (Listas Enlazadas)

Listas

LISTAS es una de las estructuras de datos fundamentales, y puede ser usada para implementar otras estructuras de datos. Consiste en una secuencia de nodos, en los que se guardan campos de datos arbitrarios y una o dos referencias(punteros) al nodo anterior o posterior. El principal beneficio de las listas enlazadas respecto a los arrayconvencionales es que el orden de los elementos enlazados puede ser diferente al orden de almacenamiento en la memoria o el disco, permitiendo que el orden de recorrido de la lista sea diferente al de almacenamiento.

Tipos de Listas Enlazadas

Listas enlazadas lineales

Listas simples enlazadas

La lista enlazada básica es la lista enlazada simple la cual tiene un enlace por nodo. Este enlace apunta al siguiente nodo en la lista, o al valor NULL o a la lista vacía, si es el último nodo.

Una lista enlazada simple contiene dos valores: el valor actual del nodo y un enlace al siguiente nodo

Lista Doblemente Enlazada

Un tipo de lista enlazada más sofisticado es la lista doblemente enlazada o lista enlazadas de dos vías. Cada nodo tiene dos enlaces: uno apunta al nodo anterior, o apunta al valor NULL si es el primer nodo; y otro que apunta al nodo siguiente, o apunta al valor NULL si es el último nodo.

Una lista doblemente enlazada contiene tres valores: el valor, el link al nodo siguiente, y el link al anterior

En algún lenguaje de muy bajo nivel, XOR-Linking ofrece una vía para implementar listas doblemente enlazadas, usando una sola palabra para ambos enlaces, aunque el uso de esta técnica no se suele utilizar.

Listas enlazadas circulares

En una lista enlazada circular, el primer y el último nodo están unidos juntos. Esto se puede hacer tanto para listas enlazadas simples como para las doblemente enlazadas. Para recorrer una lista enlazada circular podemos empezar por cualquier nodo y seguir la lista en cualquier dirección hasta que se regrese hasta el nodo original. Desde otro punto de vista, las listas enlazadas circulares pueden ser vistas como listas sin comienzo ni fin. Este tipo de listas es el más usado para dirigir buffers para “ingerir” datos, y para visitar todos los nodos de una lista a partir de uno dado.

Una lista enlazada circular que contiene tres valores enteros

Listas enlazadas circulares simples

Cada nodo tiene un enlace, similar al de las listas enlazadas simples, excepto que el siguiente nodo del último apunta al primero. Como en una lista enlazada simple, los nuevos nodos pueden ser solo eficientemente insertados después de uno que ya tengamos referenciado. Por esta razón, es usual quedarse con una referencia solamente al último elemento en una lista enlazada circular simple, esto nos permite rápidas inserciones al principio, y también permite accesos al primer nodo desde el puntero del último nodo.

Lista Enlazada Doblemente Circular

En una lista enlazada doblemente circular, cada nodo tiene dos enlaces, similares a los de la lista doblemente enlazada, excepto que el enlace anterior del primer nodo apunta al último y el enlace siguiente del último nodo, apunta al primero. Como en una lista doblemente enlazada, las inserciones y eliminaciones pueden ser hechas desde cualquier punto con acceso a algún nodo cercano. Aunque estructuralmente una lista circular doblemente enlazada no tiene ni principio ni fin, un puntero de acceso externo puede establecer el nodo apuntado que está en la cabeza o al nodo cola, y así mantener el orden tan bien como en una lista doblemente enlazada.

 Operaciones en Listas Enlazadas

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Las operaciones que podemos realizar sobre una lista enlazada son las siguientes:

• Recorrido. Esta operación consiste en visitar cada uno de los nodos que forman la lista . Para recorrer todos los nodos de la lista, se comienza con el primero, se toma el valor del campo liga para avanzar al segundo nodo, el campo liga de este nodo nos dará la dirección del tercer nodo, y así sucesivamente.
• Inserción. Esta operación consiste en agregar un nuevo nodo a la lista. Para esta operación se pueden considerar tres casos:
• Insertar un nodo al inicio.
• Insertar un nodo antes o después de cierto nodo.
• Insertar un nodo al final.
• Borrado. La operación de borrado consiste en quitar un nodo de la lista, redefiniendo las ligas que correspondan. Se pueden presentar cuatro casos:
• Eliminar el primer nodo.
• Eliminar el último nodo.
• Eliminar un nodo con cierta información.
• Eliminar el nodo anterior o posterior al nodo cierta con información.
• Búsqueda. Esta operación consiste en visitar cada uno de los nodos, tomando al campo liga como puntero al siguiente nodo a visitar.

Las Torres de Hanoi (Recursivo)

Historia

En 1883 empezó a venderse en Francia un antiguo rompecabezas oriental, rescatado para Occidente por el profesor N. Claus (de Siam) y cuyas primeras referencias eran los escritos del ilustre mandarín Fer-Fer-Tam-Tam. Según una leyenda india, en el Templo de Benarés, bajo el domo que marca el centro del mundo, hay una placa de latón con tres agujas de diamante. Durante la creación, Dios puso sesenta y cuatro discos de oro puro de distinto tamaño en una de las agujas, formando una torre. Los bramanes llevan generaciones cambiando de lugar, uno a uno, los discos de la torre entre las tres agujas de forma que en ningún momento un disco mayor descanse sobre otro más pequeño. Cuando hayan conseguido trasladar todos los discos a otra aguja su trabajo estará terminado, y la torre y el templo se derrumbarán, y con un gran trueno, el mundo se desvanecerá. La versión simplificada que se vendía en Francia se componía de ocho discos de madera

 

Este programa fue escrito y corrido en nedbeans .