Algoritma dan Struktur Data
Queue Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah Malang 2016
Tujuan Instruksional • Mahasiswa mampu : – Memahami struktur data queue – Memahami cara pengoperasian struktur data queue – Mengimplementasikan struktur data queue dengan array dan linked list
Pengertian • Queue (antrian) adalah struktur data dimana proses pengambilan dan penambahan element dilakukan pada ujung yang berbeda. • Queue mengikuti konsep FIFO. • FIFO (First In First Out) : elemen yang pertama masuk akan menjadi elemen yang pertama kali keluar.
Enqueue dan Dequeue 1. Enqueue proses penambahan element pada queue. 2. Dequeue proses pengambilan element pada queue. Penambahan dilakukan pada bagian belakang. Sedangkan pengambilan dilakukan pada bagian depan (element yang pertama masuk).
enqueue
Queue
dequeue
Front dan Rear • Front : pointer bantu yang digunakan untuk menunjuk element yang paling depan. • Rear : pointer bantu yang digunakan untuk menunjuk element yang paling belakang.
Enqueue Rear
Queue
Dequeue Front
Gambaran Proses Queue (Antrian)
Operasi pada Queue 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Deklarasi Inisialisasi Cek kosong Cek penuh Penambahan Pengambilan Pengaksesan
(1) Deklarasi • Proses yang harus dilakukan pertama kali adalah deklarasi/menyiapkan tempat. • Langkah yang harus dilakukan adalah : – Deklarasi class – Deklarasi struktur data (menggunakan array atau linked list) – Deklarasi pointer front dan rear – Deklarasi variabel size untuk menyimpan besar array. – Deklarasi variabel jumlah untuk mengetahui banyak item yang disimpan pada queue.
Deklarasi Queue dengan Array 1. Pembuatan class contoh : 2. Pembuatan variabel front dan rear: int front, rear; 3. Pembuatan variabel size : int array_size; (mendeklarasikan variabel bernama array_size dengan tipe integer)
4. Pembuatan variabel Array : int antrian[];(deklarasi variabel array bernama antrian) 5. Pembuatan variabel jumlah: int jumlah_item;
Program Deklarasi Queue (Array)
Deklarasi Queue dengan Linked-list 1. Pembuatan class queue contoh :
2. Pembuatan class Node 3. Pembuatan variabel head, tail, front dan rear bertipe Node. Ketiga variabel ini dideklarasikan pada class queue Node head,tail,front, rear;
Contoh Class Node
Program Deklarasi Queue (QueueLinkedList.java)
(2) Inisialisasi • Merupakan proses pemberian nilai awal. • Pada Array : 1. Pembentukan obyek array beserta ukurannya. antrian= new int[10]; (pembentukan obyek array yang memiliki 10 element, dan alamat obyek akan disimpan pada variabel bernama antrian)
2. Pemberian nilai awal pada variabel front=0 dan belakang=-1. front = 0;
rear=-1;
Program Inisialisasi Queue (Array)
(2) Inisialisasi...........(lanjutan) • Pada Linked List: Proses inisialisasi dilakukan dengan memberikan nilai awal pada variabel head, tail front dan rear dengan nilai null. head = tail = front=rear= null;
Program Inisialisasi Queue (Linked List)
(3) Cek Kosong • Operasi yang digunakan untuk mengecek kondisi queue dalam keadaan kosong. • Pada array : menggunakan pengecekan pada variabel jumlah_item. Jika nilainya = 0 berarti queue dalam kondisi kosong. • Pada linked list : dapat menggunakan pengecekan front atau rear jika nilainya null berarti queue kosong. • Operasi ini harus dapat mengembalikan nilai true jika queu kosong dan false jika sebaliknya.
Program “isEmpty” Queue (Array)
Program “isEmpty” Queue (Linked List)
(4) Cek Penuh • Operasi yang hanya dapat diterapkan pada queue yang menggunakan array. • Operasi ini digunakan untuk mengecek kondisi queue dalam keadaan penuh. • Caranya : melihat nilai pada variabel jumlah item. Jika nilainya = size-1 (dimana size adalah ukuran array) maka dapat diindikasikan queue dalam kondisi penuh. • Operasi ini harus dapat mengembalikan nilai true jika queue penuh dan false jika sebaliknya.
Program “isFull” (Array)
(5) Operasi Dequeue • Dequeue adalah proses pengambilan data pada queue. • Ketika dequeue terjadi, element pada queue akan berkurang, yaitu element yang pertama kali ditambahkan. • Pada Array : akan terjadi pergeseran data dari belakang ke depan. Rear berkurang 1. • Pada linked list : front akan menunjuk pada node yang ditunjuk oleh head setelah operasi remove.
(5) Operasi POP...........(lanjutan) • Langkah-langkah : 1. Pengecekan queue dalam kondisi kosong dengan memanggil method isEmpty(). 2. Data dari element yang diambil akan menjadi return value (nilai yang dikembalikan) 3. Perubahan nilai pada variabel front dan rear
Program Dequeue (Array)
Program Dequeue (Linked List)
Program removeFirst
(6) Operasi Enqueue • Enqueue adalah proses penambahan element pada queue. • Ketika enqueue terjadi, element pada queue akan bertambah 1. • Posisi pointer rear akan bergeser menunjuk pada element baru yang ditambahkan. – Pada array : rear akan di-increment. – Pada linked list : rear akan menunjuk ke node baru yang ditunjuk oleh tail.
(6) Operasi Enqueue...........(lanjutan) • Langkah-langkah : 1. Penambahan element baru pada bagian belakang queue. 2. Perubahan posisi rear. • Khusus untuk array, terlebih dahulu harus dicek kondisi queue penuh dengan memanggil method isFull(). Jika nilai yang dikembalikan true maka bisa ditampilkan pesan kesalahan atau dilakukan resizing array.
Program Enqueue (Array)
Program Rezising()
Program Enqueue (Linked List)
Program addLast
(7) Operasi peek • Peek pada queue adalah proses pengaksesan element yang ditunjuk oleh front (yaitu element yang pertama kali ditambahkan). • Operasi ini berbeda dengan enqueue karena tidak disertai dengan penghapusan data yang ada hanya pengaksesan (pengembalian data saja).
Program Peek (Array)
Program Peek (Linked List)
Contoh Penerapan Queue • mailbox dalam komunikasi antar proses • simulasi dan modeling (misalnya simulasi sistem pengendali lalu lintas udara) dalam memprediksi performansi • Waiting Line pada Sistem Operasi
QUEUE DENGAN CIRCULAR ARRAY
Circular Array • Mampu melakukan proses penghapusan elemen tanda melakukan pergeseran.
Aturan Circular Array 1. Proses penghapusan dilakukan dengan cara nilai depan (front) ditambah 1 : depan=depan + 1. 2. Proses penambahan elemen sama dengan queue linear array yaitu nilai belakang ditambah 1 : belakang=belakang + 1. 3. Jika depan = maks dan ada elemen yang akan dihapus, maka nilai depan = 1. 4. Jika belakang = maks dan depan tidak 1 maka jika ada elemen yang akan ditambahkan, nilai belakang=1. 5. Jika hanya tinggal 1 elemen di queue (depan = belakang), dan akan dihapus maka depan diisi 0 dan belakang diisi dengan 0 (queue kosong).
Circular Array
Proses Circular Array
Proses Circular Array
Class CircularQueue
Inisialisasi Awal class CircularQueue { private int maxSize; private int[] queArray; private int front; private int rear; private int nItems;
Constructor public CircularQueue(int s) { maxSize = s; queArray = new int[maxSize]; front = 0; rear = -1; nItems = 0; }
Method isEmpty()
public boolean isEmpty() { return (nItems==0);
}
Method peekFront()
public int peekFront() { return queArray[front]; }
Method insert()
public void insert(int j) { if(rear == maxSize-1) rear = -1; queArray[++rear] = j; nItems++; }
Method remove() public int remove() { int temp = queArray[front++]; if(front == maxSize) front = 0; nItems--; return temp; }
Method main() public static void main(String[] args) { CircularQueue theQueue = new CircularQueue(5); // queue holds 5 items System.out.println("front : " + theQueue.front + "rear : " + theQueue.rear); theQueue.insert(10); theQueue.insert(20); theQueue.insert(30); theQueue.insert(40); theQueue.remove(); System.out.println(“remove 1x, front : " +theQueue.front +" rear : " +theQueue.rear); theQueue.insert(50); theQueue.insert(60); System.out.println("add 2 elemen, front : " +theQueue.front+"rear:”+theQueue.rear); theQueue.remove(); System.out.println(“remove 1x, front : " +theQueue.front+ “rear : " +theQueue.rear); while( !theQueue.isEmpty() ) { int n = theQueue.remove(); System.out.print(n); System.out.print(" "); }
Pustaka • Sartaj Sahni, Presentation L5 & L10 • Jokonowo, Bambang S.Si, “Pemrograman Berorientasi Obyek”, Pusat pengembangan bahan ajar UMB, 2006. • Noviyanto, “Pemrograman Berorientasi Obyek (PBO) – Array”, 2005 • Nugroho, Adi, “Algoritma dan Struktur Data Dalam Bahasa Java”, ANDI Yogyakarta, 2008. • Michaell Waite, ”Data Structures and Algorithms in Java”, SAMS, 2001
