Mini projet «Agenda»

Transcription

1 Mini projet «Agenda» Objectif : On désire écrire un programme en langage assembleur permettant la gestion d un agenda. Pour cela, il est demandé de créer une liste chaînée, dans laquelle chaque entrée de la liste contiendra des informations concernant une personne. On pourra ajouter ou bien retirer une entrée de cette liste et voir les liens entre chacune des entrées se mettre à jour. 1. Introduction a. La notion de structure autoréférentielle Une structure autoréférentielle correspond à une structure dont au moins un des champs contient un pointeur vers une structure de même type. De cette façon on crée des éléments (appelés noeuds ou liens) contenant des données. Contrairement à un tableau, celles-ci peuvent être éparpillées en mémoire et reliées entre-elles par des liens logiques (des pointeurs), c'est-à-dire un ou plusieurs champs dans chaque structure contenant l'adresse d'une ou plusieurs structures de même type. Lorsque la structure contient des données et un pointeur vers la structure suivante on parle de liste chaînée simple. Lorsque la structure contient des données, un pointeur vers la structure suivante, et un pointeur vers la structure précédente on parle de liste chaînée double. Le fonctionnement dans son principe est identique à la liste chaînée simple, toutefois le pointeur vers l'élément précédent de la première structure pointe vers NULL. Lorsque la structure contient des données, un pointeur vers une première structure suivante, et un pointeur vers une seconde, on parle d'arbre binaire. Dans ce type de rangement, les données ne sont plus contiguës en mémoire mais éparpillées. Nous n'avons pas à nous soucier de l'ordre et de la disposition des structures car elles sont "chaînées" entre elles. Les maillons de cette chaîne sont les pointeurs (emplacement mémoire contenant l adresse de la prochaine structure). Il est ainsi possible à partir du premier élément d'aboutir au dernier très simplement. Le pointeur du dernier élément pointera vers NULL afin de terminer la liste. b. Description des liaisons entre les nœ uds d une liste chaînée Ainsi, une structure d une liste chaînée contenant une chaîne de 12 caractères et un entier sur 4 octets ressemble à ceci : Données 12 octets Figure 1 Structure d un élément d une liste chaînée simple 4 octets Il est nécessaire de conserver une "trace" du premier enregistrement afin de pouvoir accéder aux autres, c'est pourquoi un pointeur vers le premier élément est indispensable. Ce pointeur est appelé pointeur de tête. D'autre part, étant donné que le dernier enregistrement ne pointe vers rien, il est nécessaire de donner à son pointeur la valeur NULL. 1 / 8

2 Adresse1 Adresse2 Adresse3 Pointeur Tête de liste Adresse du premier noeud Données1 Données2 Données3 NULL Figure 2 structure d une liste chaînée simple 2. Illustration du contenu d une liste chaînée Exemple : trois entrées constituent à un moment donné la liste a. Caractéristiques L entrée chaînée se trouve à l adresse $4000 L ensemble des données à partir de l adresse $5000, Le pointeur NULL est équivalent à l adresse du début de la (table-1) soit $3FFF Une entrée disponible (non utilisée) contient la valeur de pointeur $0000 b. L espace mémoire se présente de la façon suivante : $4000 $5010 Pointeur de début de liste Adresse dans la mémoire $5000 $5010 $5020 Contenu de la mémoire riri Data1 $3FFF fifi Data2 $5020 lulu Data3 $5000 Entrée 1 Entrée 2 Entrée 3 Taille de chacune des entrées 16 octets. Taille de l ensembles des données : 16 * 3 = 48 octets. Les informations sont entrées les unes après les autres et sont inscrites en fonction de l espace disponible dans la table et jusqu à saturation de celle-ci. $4000 $5010 $5020 $5000 $5010 fifi lulu riri Pointeur de tête Data2 Data3 Data1 $5020 $5000 $3FFF Pointeur NULL Pour créer une liste chaînée en langage assembleur, il s'agit dans un premier temps de réserver suffisamment d espace mémoire pour enregistrer l ensemble des éléments (définir la structure de données ainsi qu'un pointeur vers une structure du type de celle définie précédemment). c. Ajout d'un premier élément 2 / 8

3 Une fois la structure et les pointeurs définis, il est possible d'ajouter un premier maillon à la liste chaînée, puis de l'affecter au pointeur Tête. Pour cela il est nécessaire: d'allouer la mémoire nécessaire au nouveau maillon d'assigner au champ "pointeur" du nouveau maillon, la valeur du pointeur vers le maillon de tête définir le nouveau maillon comme maillon de tête d. Ajout d'un élément en fin de liste L'ajout d'un élément à la fin chaînée est similaire, à la différence près qu'il faut définir un pointeur (appelé généralement pointeur courant) afin de parcourir la liste jusqu'à atteindre le dernier maillon (celui dont le pointeur possède la valeur NULL). Les étapes à suivre sont donc: la définition d'un pointeur courant le parcours chaînée jusqu'au dernier noeud l'allocation de mémoire pour le nouvel élément faire pointer le pointeur courant vers le nouveau noeud, et le nouveau noeud vers NULL. e. Ajout d'un élément à un emplacement quelconque dans la liste L ajout d un nœud dans la liste s effectue en modifiant uniquement la valeur d un seul pointeur existante et en initialisant le pointeur du nouveau nœud avec l adresse du nœud suivant. Avec l exemple ci-dessous, pour insérer le nouveau noeud entre le premier et le deuxième, il faut effectuer chronologiquement : Recopie du pointeur du premier noeud vers le «nouveau» deuxième noeud dans l espace réservé au pointeur. Enregistrement de l adresse du nouveau noeud dans la zone réservée au pointeur du nœud précédent. Exemple : ajout dans la liste de tout ce qui concerne giga qui est rangé à l adresse $5060 $4000 $5010 fifi $5010 $5020 $5000 Ancien lien lulu riri Pointeur de tête Data2 Data3 Data1 $5060 $5000 $3FFF Quatrième élément $5060 giga Data4 $ / 8

4 f. Retrait d'un élément à un emplacement quelconque dans la liste Le retrait d un noeud dans la liste s effectue dans l ordre inverse décrit précédemment : Recopie du pointeur du noeud à supprimer dans l espace réservé au pointeur du nœud précédent. Libération de l entrée effacée en inscrivant la valeur 0 dans l espace réservé au pointeur. Exemple : retrait de tout ce qui concerne lulu $4000 $5010 $5020 $5000 $5010 fifi Data2 $5060 lulu Data3 $0000 Élément supprimé riri Data1 $3FFF On remarque que les données du noeud lulu ne sont pas effacées dans la liste mais simplement marquées comme non utilisées. Un exemple d application de ce genre de liste est la FAT (Field Allocation Table) d un disque souple ou dur sur un PC : ceci permet de retrouver l ensemble des données d un fichier enregistré même lorsque celui-ci est fragmenté. Dans ce cas particulier, un fichier est effacé si l on «efface» le pointeur sur cette entrée. Pour restaurer l ensemble du fichier, il faut juste remettre un lien vers ces données. 3. La liste chaînée double a. Principe $5060 giga Data4 $5000 Une liste chaînée double est basée sur le même principe que la liste chaînée simple, à la différence près qu'elle contient non seulement un pointeur vers le maillon suivant mais aussi un pointeur vers le maillon précédent, permettant de cette façon le parcours dans les deux sens. Ainsi, la structure correspondant à une liste chaînée double contenant une chaîne de 8 caractères et deux entiers de quatre octets chacun ressemble à ceci: b. Description des liaisons entre les nœ uds une liste chaînée On représente généralement cette structure de la manière suivante: Données élément précédent 8 octets 4 octets 4 octets 4 / 8

5 Une liste chaînée double se représente donc de la façon suivante: Adresse PT Pointeur Tête de liste Adresse1 Adresse2 Adresse3 Données1 Données2 Données3 Adresse PF Pointeur Fin de liste NULL NULL élément précédent élément précédent élément précédent PT : Pointeur de tête PF : Pointeur de fin de liste 4. Les arbres Dans la même optique que les listes, on trouve les arbres. Il s'agit dans ce cas de référencer non pas un seul élément mais plusieurs éléments suivants, en utilisant un ordre entre les différents éléments pour pouvoir retrouver les éléments avec un coût logarithmique. 5 / 8

6 5. Travail à effectuer : a. Ce qui est donné Vous prendrez l ensemble des déclarations suivantes afin de rester homogène dans le placement des informations dans la mémoire. Soit une table prédéfinie présente en mémoire et non ordonnée : * Application pour la gestion d'un agenda * Les déclarations sont choisies pour pouvoir effectuer le test avec un simulateur. Nbr_max_entree EQU 10 ; nombre max d entrées dans la liste Table EQU $ ; adresse de début de la table à manipuler Table_test EQU $ ; adresse des données à utiliser pour le test Pointeur_NULL EQU $3FFF Entree_libre EQU 0 Pointeur_tete EQU $4000 * Initialisation du simulateur ; à écrire au début de votre application ORG $0 DC.L $8000 ; valeur du pointeur de pile après un reset DC.L START ; valeur du compteur de programme après un reset * Table sur laquelle doit être effectué le tri et la transformation en liste chaînée ORG Table DC.L 'lulu', M, $1960, $0 DC.L 'riri', F, $1970, $0 DC.L 'fifi', F, $1980, $0 DS.L 28 * Ici les éléments que vous devrez insérer ou retirer précédente lors du test ORG $6000 ajout1 DC.L 'toto', M, $1950, $0 ; Simulation d une entrée clavier retrait1 DC.L 'fifi' ; Ces entrées seront classées avec les entrées initiales ajout2 DC.L 'zaza', F, $1900, $0 * ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ORG $D000 START prend la valeur de l adresse courante $D000 START nop * Ici votre beau programme * Fin bra Fin Remarque : La présence d une base de données pour les modifications est nécessaire étant donné que nous ne disposons pas de clavier ni de procédure pour l acquisition d un caractère venant de l utilisateur. b. Première phase : ce que vous devez faire Le programme principal effectuera les tâches suivantes : Classement alphabétique initiale non ordonnée par la méthode du tri à bulles Transformation de la table initiale ordonnée en un liste de type chaîné simple Ajout d un premier noeud («ajout1» les coordonnées d une personne) dans la liste et mise à jour des pointeurs. Retrait d un noeud («retrait1») dans la liste et mise à jour des pointeurs. Ajout d un deuxième noeud dans la liste dans le premier emplacement trouvé libre. 6 / 8

7 c. Contrainte Tout le travail s effectuant avec le simulateur BSVC, il ne vous sera possible de consulter le contenu de votre agenda qu en parcourant la zone mémoire dans laquelle vous avez stocké toutes vos données. Pour que cela soit le plus aisé possible vous devrez respecter le format suivant pour chacun des noeuds de la table : Byte1 Byte2 Byte3 Byte4 Byte5 Byte6 Byte7 Byte8 Byte9 Byte10 Byte11 Byte12 Byte13 Byte14 Byte15 Byte16 (1) Nom (2) Coordonnées (3) pointeur (1) Nom de la personne : Entête unique Cette zone de l entrée contient 4 octets qui représentent les caractères ASCII relatif au nom de la personne. (2) Coordonnées de la personne Dans cette zone on retrouve des données concernant la personne : Sexe : 4 octet Age : 4 octets (3) le suivant Ici se trouve l adresse vers le noeud suivant. Le pointeur à la fin est mis à NULL (qui a été choisie ici égale à l adresse de base de la table 1) car cette valeur ne devrait jamais se trouver dans la liste ($3FFF). Après l assemblage et le chargement de votre application par le simulateur, en consultant la mémoire à partir de l adresse $5000, vous vous apercevez que l ensemble des données pour une entrée occupe toute une ligne. lulu riri fifi Les trois pointeurs non initialisés Les caractéristiques de chaque entrée 16 octets 7 / 8

8 Je vous laisse découvrir le placement des données à partir de l adresse $6000. Lorsque l application sera exécutée, la zone de données contiendra au moins les valeurs suivantes : fifi zaza riri toto Les pointeurs vers élément suivant La zone de données qui contient sexe et âge. d. deuxième phase : extension du premier cahier des charges Proposer une démarche de vérification qui permette de combler la zone mémoire allouée à la liste, soit entrer au maximum 10 nœuds et détecter l agenda plein. 8 / 8