Algoritma dan Struktur Data Stack dan Queue Ramos Somya, S.Kom., M.Cs.

Stack Stack atau tumpukan adalah suatu stuktur data yang penting dalam pemrograman. Bersifat LIFO (Last In First Out) Benda yang terakhir masuk ke dalam stack akan menjadi benda pertama yang dikeluarkan dari stack

...

Contoh: Pemanggilan Fungsi Program memanggil fungsi satu, di dalam fungsi satu memanggil fungsi dua, di dalam fungsi dua memanggil fungsi tiga.

…

Implementasi Stack Digunakan OS untuk memungkinkan pemanggilan prosedur secara nested. Implementasi algoritma parsing, evaluasi dan backtracking. Digunakan untuk memungkinkan konversi program rekursif menjadi non-rekursif. Untuk mendukung mekanisme Pushdown Automata (PDA).

Operasi / Fungsi pada Stack Push : digunakan untuk menambah item pada stack pada tumpukan paling atas Pop : digunakan untuk mengambil item pada stack Clear : digunakan untuk mengosongkan stack IsEmpty : fungsi yang digunakan untuk mengecek apakah stack sudah kosong IsFull : fungsi yang digunakan untuk mengecek apakah stack sudah penuh

Inisialisasi Stack Definisikan Stack dengan menggunakan struct Contoh : typedef struct STACK{ int top; char data[10][10]; }; Definisikan MAX_STACK untuk maksimum isi stack Contoh : #define MAX_STACK 10 //hati-hati mulai dari 0 jadi 0-9 Buatlah variabel tumpuk sebagai implementasi stack secara nyata Contoh : STACK tumpuk; Pada mulanya isi top dengan -1, karena array dalam C dimulai dari 0, yang berarti stack adalah KOSONG! Top adalah suatu variabel penanda dalam STACK yang menunjukkan elemen teratas stack sekarang. Top Of Stack akan selalu bergerak hingga mencapai MAX of STACK sehingga menyebabkan stack PENUH!

Ilustrasi Stack Saat Inisialisasi 9 8 7 6 5 4 3 2 1 MAX_STACK void inisialisasi() { tumpuk.top = -1; } Top=-1

Fungsi IsFull Untuk memeriksa apakah stack sudah penuh. Dengan cara memeriksa top of stack, jika sudah sama dengan MAX_STACK-1 maka full, jika belum (masih lebih kecil dari MAX_STACK-1) maka belum full. int IsFull() { if(tumpuk.top == MAX_STACK-1) return 1; else return 0; }

Fungsi IsEmpty Untuk memeriksa apakah stack masih kosong. Dengan cara memeriksa top of stack, jika masih -1 maka berarti stack masih kosong! int IsEmpty() { if(tumpuk.top == -1) return 1; else return 0; }

Fungsi Push Untuk memasukkan elemen ke stack, selalu menjadi elemen teratas stack. Tambah satu (increment) nilai top of stack terlebih dahulu setiap kali ada penambahan elemen stack, asalkan stack masih belum penuh, kemudian isikan nilai baru ke stack berdasarkan indeks top of stack setelah ditambah satu (diincrement). void Push(char d[10]) { tumpuk.top++; strcpy(tumpuk.data[tumpuk.top],d); }

Fungsi Pop Untuk mengambil elemen teratas dari stack. Ambil dahulu nilai elemen teratas stack dengan mengakses top of stack, tampilkan nilai yang akan diambil terlebih dahulu, baru didecrement nilai top of stack sehingga jumlah elemen stack berkurang. void Pop() { printf("Data yang terambil = %s\n",tumpuk.data[tumpuk.top]); tumpuk.top--; }

Fungsi Print Untuk menampilkan semua elemen-elemen stack Dengan cara looping semua nilai array secara terbalik, karena kita harus mengakses dari indeks array tertinggi terlebih dahulu baru ke indeks yang kecil! void TampilStack() { for(int i=tumpuk.top;i>=0;i--) printf("Data : %s\n",tumpuk.data[i]); }

Program Lengkap Stack #include <stdio.h> int main() #include <conio.h> #include <string.h> #define MAX_STACK 10 typedef struct STACK { int top; char data[10][10]; }; STACK tumpuk; void inisialisasi() { tumpuk.top = -1;} int IsFull() { if(tumpuk.top == MAX_STACK-1) return 1; else return 0;} int IsEmpty() { if(tumpuk.top == -1) return 1; else return 0;} void Push(char d[10]) { tumpuk.top++; strcpy(tumpuk.data[tumpuk.top],d); } void Pop() { printf("Data yang terambil = %s\n",tumpuk.data[tumpuk.top]); tumpuk.top--; } void Clear() { tumpuk.top=-1; } void TampilStack() { for(int i=tumpuk.top;i>=0;i--) { printf("Data : %s\n",tumpuk.data[i]); } } int main() { int pil; inisialisasi(); char dt[10]; do{ printf("1. push\n"); printf("2. pop\n"); printf("3. print\n"); printf("4. clear\n"); printf("5. exit\n"); printf("Pilihan : "); scanf("%d",&pil); switch(pil) case 1: if(IsFull() != 1) { printf("Data = ");scanf("%s",dt); Push(dt); } else printf("\nSudah penuh!\n"); break; case 2: if(IsEmpty() != 1) Pop(); else printf("\nMasih kosong!\n"); case 3: if(IsEmpty() != 1) TampilStack(); case 4: Clear(); printf("\nSudah kosong!\n"); } getch(); } while(pil != 5);

Queue

Queue / Antrian Elemen yang pertama kali masuk ke antrian akan keluar pertama kalinya (FIFO). Contoh: pencarian dengan metode Breadth First Search. DEQUEUE adalah mengeluarkan satu elemen dari suatu Antrian. Terdapat satu buah pintu masuk di suatu ujung dan satu buah pintu keluar di ujung satunya. Sehingga membutuhkan variabel Head dan Tail Deklarasi Queue : #define MAX 8 typedef struct{ int data[MAX]; int head; int tail; } Queue; Queue antrian;

Operasi dalam Queue Create ( ) IsEmpty ( ) void Create() Untuk menciptakan dan menginisialisasi Queue Dengan cara membuat Head dan Tail = -1 IsEmpty ( ) Untuk memeriksa apakah Antrian sudah penuh atau belum Dengan cara memeriksa nilai Tail, jika Tail = -1 maka empty Kita tidak memeriksa Head, karena Head adalah tanda untuk kepala antrian (elemen pertama dalam antrian) yang tidak akan berubah-ubah Pergerakan pada Antrian terjadi dengan penambahan elemen Antrian ke belakang, yaitu menggunakan nilai Tail void Create() { antrian.head=antrian.tail=-1; } int IsEmpty() { if(antrian.tail==-1) return 1; else return 0; }

Operasi dalam Queue IsFull Enqueue (data) Untuk mengecek apakah Antrian sudah penuh atau belum Dengan cara mengecek nilai Tail, jika Tail >= MAX-1 (karena MAX-1 adalah batas elemen array pada C) berarti sudah penuh Enqueue (data) Untuk menambahkan elemen ke dalam Antrian, penambahan elemen selalu ditambahkan di elemen paling belakang. Penambahan elemen selalu menggerakan variabel Tail dengan cara increment counter Tail int IsFull() { if(antrian.tail==MAX-1) return 1; else return 0; } void Enqueue(int data) {if(IsEmpty()==1) {antrian.head=antrian.tail=0; antrian.data[antrian.tail]=data; printf("%d masuk!",antrian.data[antrian.tail]); } else if(IsFull()==0) {antrian.tail++; }

Operasi dalam Queue Dequeue() Digunakan untuk menghapus elemen terdepan/pertama dari Antrian Dengan cara mengurangi counter Tail dan menggeser semua elemen antrian ke depan. Penggeseran dilakukan dengan menggunakan looping int Dequeue() { int i; int e = antrian.data[antrian.head]; for(i=antrian.head;i<=antrian.tail-1;i++) { antrian.data[i] = antrian.data[i+1]; } antrian.tail--; return e; }

Operasi dalam Queue Clear() Untuk menghapus elemen-elemen Antrian dengan cara membuat Tail dan Head = -1 Penghapusan elemen-elemen Antrian sebenarnya tidak menghapus arraynya, namun hanya mengeset indeks pengaksesan-nya Tampil Untuk menampilkan nilai-nilai elemen Antrian Menggunakan looping dari head s/d tail void Clear() {antrian.head=antrian.tail=-1; printf("data clear");} void Tampil() { if(IsEmpty()==0) { for(int i=antrian.head;i<=antrian.tail;i++) { printf("%d ",antrian.data[i]); } }else printf("data kosong!\n");

See You Next Week