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Exercices

Chapitre 3: Structures linéaires: piles, files

1 Implémentation de la classe Pile

Créer une classe Pile qui implémente le type abstrait pile en stockant les données de la pile dans un attribut privé _data de type list.

  • L’initialisation s’effectue sans argument et affecte une liste vide à l’attribut _data.
  • La méthode empiler(élément) ajoute l’élément à la fin de l’attribut _data.
  • La méthode dépiler() retire l’élément à la fin de l’attribut _data et le renvoie.
  • La méthode est_vide() renvoie True si la pile est vide et False sinon.
  • La méthode sommet() renvoie l’élément présent au sommet de la pile, et None si la pile est vide.

Voici une série de tests à passer.

pile = Pile()
assert pile.est_vide() is True

pile.empiler(1)
assert pile.est_vide() is False
assert pile.sommet() == 1

pile.empiler(2)
assert pile.est_vide() is False
assert pile.sommet() == 2
assert pile.est_vide() is False

pile.empiler(3)
assert pile.sommet() == 3
assert pile.dépiler() == 3

while not pile.est_vide():
    pile.dépiler()

assert pile.est_vide() is True
assert pile.sommet() is None

Pour aller plus loin, modifier la classe Pile afin que sommet() ne soit plus une méthode, mais un attribut sommet. La série de tests précédents devra être modifié en supprimant les parenthèses des appels des méthodes pile.sommet() en pile.sommet.

2 Implémentation de la classe File

Créer une classe File qui implémente le type abstrait file en stockant les données de la file dans un attribut privé _data de type collections.deque présentée dans le cours et dont vous pouvez consulter la documentation grâce à la fonction help().

  • L’initialisation s’effectue sans argument et affecte une liste chaînée double vide à l’attribut _data.
  • La méthode enfiler(élément) ajoute l’élément à la tête de l’attribut _data.
  • La méthode défiler() retire l’élément de la queue de l’attribut _data et le renvoie.
  • La méthode est_vide() renvoie True si la file est vide et False sinon.
  • La méthode tête() renvoie l’élément présent à la tête de la file, et None si la file est vide.

Voici une série de tests à passer.

file = File()
assert file.est_vide() is True

file.enfiler(1)
assert file.est_vide() is False
assert file.tête() == 1

file.enfiler(2)
assert file.est_vide() is False
assert file.tête() == 1
assert file.est_vide() is False

file.enfiler(3)
assert file.tête() == 1
assert file.est_vide() is False

assert file.défiler() == 1
assert file.défiler() == 2
assert file.défiler() == 3

assert file.est_vide() is True
assert file.tête() is None

Pour aller plus loin, modifier la classe File afin que tête() ne soit plus une méthode, mais un attribut tête. La série de tests précédents devra être modifié en supprimant les parenthèses des appels des méthodes file.tête() en file.tête.

3 Exercice type BAC

Cet exercice porte sur la notion de pile, de file et sur la programmation de base en Python.

Il est extrait du BAC 2021 Amérique du Nord sujet 1 Exercice 5.

Les interfaces des structures de données abstraites Pile et File sont proposées ci-dessous. On utilisera uniquement les fonctions ci-dessous :

Structure de données abstraite: Pile

Utilise: Élément, Booléen

Opérations:

  • creer_pile_vide:∅ → Pile

    creer_pile_vide() renvoie une pile vide

  • est_vide:Pile → Booléen

    est_vide(pile) renvoie True si pile est vide, False sinon

  • empiler: Pile,Élément → ∅

    empiler(pile,element) ajoute element à la pile pile

  • depiler: Pile → Élément

    depiler(pile) renvoie l’élément au sommet de la pile en le retirant de la pile

Structure de données abstraite: File

Utilise: Élément, Booléen

Opérations:

  • creer_file_vide: ∅ → File

    creer_file_vide() renvoie une file vide

  • est_vide:File → Booléen

    est_vide(file) renvoie True si file est vide, False sinon

  • enfiler: File, Élément → ∅

    enfiler(file,element) ajoute element dans la file file

  • defiler: File → Élément

    defiler(file) renvoie l’élément au sommet de la file file en le retirant de la file file.

  1. On considère la file F suivante :

                 --------------------------------------   
enfilement → "rouge" "vert" "jaune" "rouge" "jaune" → défilement.
             --------------------------------------

    Quel sera le contenu de la pile P et de la file F après l’exécution du programme Python suivant?

    P = creer_pile_vide()
while not(est_vide(F)):
    empiler(P, defiler(F))

  2. Créer une fonction taille_file qui prend en paramètre une file F et qui renvoie le nombre d’éléments qu’elle contient. Après appel de cette fonction la file F doit avoir retrouvé son état d’origine.

    def taille_file(F):
    """File -> Int"""

  3. Écrire une fonction former_pile qui prend en paramètre une file F et qui renvoie une pile P contenant les mêmes éléments que la file.

    Le premier élément sorti de la file devra se trouver au sommet de la pile; le deuxième élément sorti de la file devra se trouver juste en-dessous du sommet, etc.

    Exemple: si

        --------------------------------------
F = "rouge" "vert" "jaune" "rouge" "jaune"
    --------------------------------------

    alors l’appel former_pile(F) va renvoyer la pile P ci-dessous :

         | "jaune" | -> sommet
     | "rouge" |
P =  | "jaune" |
     | "vert"  |
     | "rouge" |
     -----------

  4. Écrire une fonction nb_elements qui prend en paramètres une file F et un élément elt et qui renvoie le nombre de fois où elt est présent dans la file F. Après appel de cette fonction la file F doit avoir retrouvé son état d’origine.

  5. Écrire une fonction verifier_contenu qui prend en paramètres une file F et trois entiers: nb_rouge, nb_vert et nb_jaune. Cette fonction renvoie le booléen True si “rouge” apparaît au plus nb_rougefois dans la file F, “vert” apparaît au plus nb_vertfois dans la file F et “jaune” apparaît au plus nb_jaune fois dans la file F. Elle renvoie False sinon. On pourra utiliser les fonctions précédentes.