Les piles en langage C
Juin 2014
Les piles
Requis
I. INTRODUCTION
II. Définition
III. La construction du prototype d'un élément de la
pile
IV. Opérations sur les piles
A. Initialisation
B. Insertion d'un élément dans la pile
C. Ôter un élément de la pile
D. Affichage de la pile
E. Récupération de la donnée en haut de la
pile
V. Exemple complet
pile.h
pile_function.h
pile.c
VI. Voir aussi
Requis
Les types de données Les structures L'utilisation de typedef Les pointeurs Les fonctions
utilisateur Les listes simplement chaînées Les listes doublement chaînées
I. INTRODUCTION
Cette article a pour but la compréhension des piles. L'implémentation en fonction du besoin vous
appartient. Pour expliquer l'algorithme j'ai choisi d'utiliser une liste simplement chaînée. Donc la
compréhension des listes chaînées est nécessaire.
II. Définition
La pile est une structure de données, qui permet de stocker les données dans l'ordre LIFO (Last
In First Out) - en français Dernier Entré Premier Sorti). La récupération des données sera faite
dans l'ordre inverse de leur insertion. Pour l'implémentation j'ai choisi une liste simplement
chaînée, présentée sur la verticale. L'insertion se faisant toujours au début de la liste, le 1er
élément de la liste sera le dernier élément saisi, donc sa position est en haut de la pile. Je n'ai
pas utilisé un pointeur fin, comme je l'ai fait dans le cas des listes simplement chaînées, puisque
le but ce n'est pas de traiter une liste chaînée, mais la pile. Ce qui nous intéresse c'est que le
dernier élément entré, sera le 1er élément récupéré.
III. La construction du prototype d'un élément de la pile
Pour définir un élément de la pile le type struct sera utilisé. L'élément de la pile contiendra un
champ donnee et un pointeur suivant. Le pointeur suivant doit être du même type que l'élément,
sinon il ne pourra pas pointer vers l'élément. Le pointeur suivant permettra l'accès vers le
prochain élément.
typedef struct ElementListe {
char *donnee;
struct ElementListe *suivant;
}Element;
Pour permettre les opérations sur la pile, nous allons sauvegarder certains éléments :
le premier élément
le nombre d'éléments
Le 1er élément, qui se trouve en haut de la pile, nous permettra de réaliser l'opération de
récupération des données situées en haut de la pile. Pour réaliser cela, une autre structure sera
utilisée (ce n'est pas obligatoire, des variables peuvent être utilisées). Voici sa composition :
typedef struct ListeRepere{
Element *debut;
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int taille;
} Pile;
Le pointeur debut contiendra l'adresse du premier élément de la liste. La variable taille contient
le nombre d'éléments. Observation : Nous n'utilisons pas cette fois un pointeur fin (voir les listes
simplement chaînées), puisque nous n'en avons pas besoin, vu que nous travaillons qu'au début
de la liste. Quelque soit la position dans la liste, le pointeur debut pointe toujours vers le 1er
élément, qui sera en haut de la pile. Le champ taille contiendra le nombre d'éléments de la pile,
quelque soit l'opération effectuée sur la pile.
IV. Opérations sur les piles
A. Initialisation
Prototype de la fonction :
void initialisation (Pile *tas);
Cette opération doit être faite avant toute autre opération sur la pile. Elle initialise le pointeur
debut avec le pointeur NULL, et la taille avec la valeur 0. La fonction
void initialisation (Pile * tas){
tas->debut = NULL;
tas->taille = 0;
}
B. Insertion d'un élément dans la pile
Voici l'algorithme d'insertion et de sauvegarde des éléments :
déclaration d'élément(s) à insérer
allocation de la mémoire pour le nouvel élément
remplir le contenu du champ de données
mettre à jour le pointeur debut vers le 1er élément (le haut de la pile)
mettre à jour la taille de la pile
Prototype de la fonction :
int empiler (Pile tas, char donnee);
La 1ère image montre le début de l'insertion, donc la liste a la taille 1 après l'insertion. La
caractéristique de la pile n'est pas très bien mise en évidence avec un seul élément, puisque
c'est le seul à récupérer.
En revanche la 2ème image nous permet d'observer le comportement de la pile. La chose qu'il
faut retenir, c'est que l'insertion se fait toujours en haut de la pile (au début de la liste).
La fonction
/ empiler (ajouter) un élément dans la pile /
int empiler (Pile tas, char donnee){
Element *nouveau_element;
if ((nouveau_element = (Element *) malloc (sizeof (Element))) == NULL)
return -1;
if ((nouveau_element->donnee = (char ) malloc (50 sizeof (char)))
== NULL)
return -1;
strcpy (nouveau_element->donnee, donnee);
nouveau_element->suivant = tas->debut;
tas->debut = nouveau_element;
tas->taille++;
}
C. Ôter un élément de la pile
Pour supprimer (ôter ou dépiler) l'élément de la pile, il faut tout simplement supprimer l'élément
vers lequel pointe le pointeur debut. Cette opération ne permet pas de récupérer la donnée en
haut de la pile, mais seulement de la supprimer. Prototype de la fonction :
int depiler (Pile *tas);
La fonction renvoie -1 en cas d'échec sinon elle renvoie 0. Les étapes :
le pointeur supp_elem contiendra l'adresse du 1er élément
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le pointeur debut pointera vers le 2ème élément (après la suppression du 1er élément, le
2ème sera en haut de la pile)
la taille de la pile sera décrémentée d'un élément
La fonction
int depiler (Pile * tas){
Element *supp_element;
if (tas->taille == 0)
return -1;
supp_element = tas->debut;
tas->debut = tas->debut->suivant;
free (supp_element->donnee);
free (supp_element);
tas->taille--;
return 0;
}
D. Affichage de la pile
Pour afficher la pile entière, il faut se positionner au début de la pile (le pointeur debut le
permettra). Ensuite, en utilisant le pointeur suivant de chaque élément, la pile est parcourue du
1er vers le dernier élément. La condition d'arrêt est donnée par la taille de la pile. La fonction
/ affichage de la pile /
void affiche (Pile * tas){
Element *courant;
int i;
courant = tas->debut;
for(i=0;i<tas->taille;++i){
printf("\t\t%s\n", courant->donnee);
courant = courant->suivant;
}
}
E. Récupération de la donnée en haut de la pile
Pour récupérer la donnée en haut de la pile sans la supprimer, j'ai utilisé une macro. La macro lit
les données en haut de la pile en utilisant le pointeur debut.
#define pile_donnee(tas) tas->debut->donnee
V. Exemple complet
pile.h
/*\
- pile.h *
\*/
typedef struct ElementListe{
char *donnee;
struct ElementListe *suivant;
} Element;
typedef struct ListeRepere{
Element *debut;
int taille;
} Pile;
/ initialisation /
void initialisation (Pile *tas);
/ EMPILER/
int empiler (Pile tas, char donnee);
/ DEPILER/
int depiler (Pile *tas);
/ Affichage de élément en haut de la pile (LastInFirstOut) /
Publicité
#define pile_donnee(tas) tas->debut->donnee
/ Affiche la pile /
void affiche (Pile *tas);
pile_function.h
/*\
- pile_function.h *
\*/
void initialisation (Pile * tas){
tas->debut = NULL;
tas->taille = 0;
}
/ empiler (ajouter) un élément dans la pile /
int empiler (Pile tas, char donnee){
Element *nouveau_element;
if ((nouveau_element = (Element *) malloc (sizeof (Element))) == NULL)
return -1;
if ((nouveau_element->donnee = (char ) malloc (50 sizeof (char)))
== NULL)
return -1;
strcpy (nouveau_element->donnee, donnee);
nouveau_element->suivant = tas->debut;
tas->debut = nouveau_element;
tas->taille++;
}
/ depiler (supprimer un élément de la pile /
int depiler (Pile * tas){
Element *supp_element;
if (tas->taille == 0)
return -1;
supp_element = tas->debut;
tas->debut = tas->debut->suivant;
free (supp_element->donnee);
free (supp_element);
tas->taille--;
return 0;
}
/ affichage de la pile /
void affiche (Pile * tas){
Element *courant;
int i;
courant = tas->debut;
for(i=0;i<tas->taille;++i){
printf("\t\t%s\n", courant->donnee);
courant = courant->suivant;
}
}
pile.c
/*\
- pile.c *
\*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
Publicité
#include "pile.h"
#include "pile_function.h"
int main ()
{
Pile *tas;
char *nom;
if ((tas = (Pile *) malloc (sizeof (Pile))) == NULL)
return -1;
if ((nom = (char ) malloc (50 sizeof (char))) == NULL)
return -1;
initialisation (tas);
printf ("Entrez un mot : ");
scanf ("%s", nom);
empiler (tas, nom);
printf ("La pile (%d éléments): \n",tas->taille);
printf("\n Haut de la PILE \n");
affiche(tas);
printf("__________ Bas de la PILE __________\n\n");
printf ("Entrez un mot : ");
scanf ("%s", nom);
empiler (tas, nom);
printf ("La pile (%d éléments): \n",tas->taille);
printf("\n Haut de la PILE \n");
affiche(tas);
printf("__________ Bas de la PILE __________\n\n");
printf ("Entrez un mot : ");
scanf ("%s", nom);
empiler (tas, nom);
printf ("La pile (%d éléments): \n",tas->taille);
printf("\n Haut de la PILE \n");
affiche(tas);
printf("__________ Bas de la PILE __________\n\n");
printf ("\nLe dernier entré (LastInFirstOut) [ %s ] sera supprimé",
pile_donnee(tas));
printf ("\nLe dernier entré est supprime\n");
depiler (tas); / suppression de dernier element entre /
printf ("La pile (%d éléments): \n",tas->taille);
printf("\n Haut de la PILE \n");
affiche(tas);
printf("__________ Bas de la PILE __________\n\n");
return 0;
}
VI. Voir aussi
les listes simplement chaînées
les listes doublement chaînées
les listes circulaires
les files
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