Applications Pratiques des Piles et des Files

Applications des Piles

Les piles sont utilisées dans de nombreux domaines de l'informatique :

• Évaluation d'expressions arithmétiques : Les piles sont utilisées pour convertir les expressions en notation postfixée (ou notation polonaise inverse) et pour évaluer ces expressions.
• Gestion de la mémoire : Les piles sont utilisées pour allouer et libérer la mémoire dans les langages de programmation.
• Appel de fonctions : Lors d'un appel de fonction, l'adresse de retour et les variables locales sont empilées sur la pile d'exécution.
• Annulation d'actions : Comme mentionné précédemment, les piles sont utilisées pour implémenter la fonction d'annulation (Ctrl+Z).
• Parcours d'arbres (profondeur d'abord): Les piles peuvent être utilisées pour explorer les noeuds d'un arbre en profondeur d'abord.

Applications des Files

Les files sont également très utilisées :

• Gestion des processus : Le système d'exploitation utilise des files pour gérer les processus en attente d'exécution.
• Gestion des messages : Les files d'attente de messages permettent aux applications d'échanger des données de manière asynchrone.
• Simulation : Les files sont utilisées pour simuler des files d'attente réelles, comme les files d'attente dans les supermarchés ou les aéroports.
• Traitement des requêtes : Les serveurs web utilisent des files pour gérer les requêtes des clients.
• Parcours d'arbres (largeur d'abord): Les files peuvent être utilisées pour explorer les noeuds d'un arbre en largeur d'abord.

Exemple Concret : Analyse Syntaxique d'une Expression

L'analyse syntaxique d'une expression mathématique est un excellent exemple de l'utilisation des piles.

Problème : Convertir l'expression "2 + 3 * 4" en notation postfixée (2 3 4 * +) et ensuite l'évaluer.

Algorithme (simplifié) :

1. Parcourir l'expression de gauche à droite.
2. Si c'est un nombre, l'ajouter à la sortie.
3. Si c'est un opérateur :
   • Tant que la pile n'est pas vide et que la priorité de l'opérateur au sommet de la pile est supérieure ou égale à la priorité de l'opérateur courant, dépiler l'opérateur du sommet et l'ajouter à la sortie.
   • Empiler l'opérateur courant.
4. Une fois l'expression parcourue, dépiler tous les opérateurs restants et les ajouter à la sortie.

Exemple :

Symbole	Action	Pile	Sortie
2	Nombre		2
+	Opérateur	+	2
3	Nombre	+	2 3
*	Opérateur	+ *	2 3
4	Nombre	+ *	2 3 4
Fin	Dépiler		2 3 4 * +

Évaluation : Ensuite, on utilise une autre pile pour évaluer l'expression postfixée. On empile les nombres et lorsqu'on rencontre un opérateur, on dépile les deux derniers nombres, on effectue l'opération et on empile le résultat.

Ce qu'il faut retenir

• Les piles sont utilisées pour l'évaluation d'expressions, la gestion de la mémoire, les appels de fonctions, l'annulation d'actions et le parcours d'arbres en profondeur.
• Les files sont utilisées pour la gestion des processus, la gestion des messages, la simulation, le traitement des requêtes et le parcours d'arbres en largeur.
• L'analyse syntaxique d'une expression mathématique est un exemple concret de l'utilisation des piles pour la conversion en notation postfixée et l'évaluation.