O documento descreve diferentes estruturas de organização e busca em arquivos, incluindo arquivos sequenciais ordenados e não ordenados, arquivos diretos mantidos por dicionário de dados e hashing, arquivos sequenciais indexados e estruturas para recuperação de chave secundária. Ele também explica o que é busca em texto, como é aplicada e como pode ser implementada usando algoritmos como KMP e BM ou estruturas como trie e árvore digital.

1. Prof. Kenia Kodel

2. Extrato
 Organização de Arquivos
 Arquivos Sequenciais Desordenados
 Arquivos Sequenciais Ordenados Fisicamente
 Arquivos Sequenciais Ordenados por Link
 Arquivos Diretos Mantidos por Dicionário de Dados
 Arquivos Diretos Mantidos por Hashing
 Arquivos Sequenciais Indexados
 Recuperação de Chave Secundária – Multilista
 Recuperação de Chave Secundária – Arquivos Invertidos
 Recuperação de Chave Secundária – Árvores de Assinaturas
 Estruturas de Busca em Texto
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3. O que é busca
em texto?
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4. Busca em Texto
Busca em texto, ou pesquisa digital, ou
‘casamento de padrões’, ou casamento
de cadeias, consiste na pesquisa de uma
subsequência de símbolos numa
sequência destes (símbolos).
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5. Busca em Texto
Pode ter como objetivo encontrar todas
as ocorrências, ou somente a primeira,
de uma dada subsequência numa dada
sequência; a exemplo, de um palavra
em um texto.
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6. Onde/Quando
se aplica
busca em
texto?
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7. Busca em Texto
A busca em texto é útil para
gerenciamento de editores de textos,
dicionários, recuperação de dados,
manipulação de símbolos.
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8. Como efetuar
busca em
texto?
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9. Busca em Texto
Na busca digital, diferente do que foi visto
até então, a chave não é tratada como
um elemento único, indivisível. Assume-se
que cada chave é constituída de um
conjunto de caracteres ou dígitos.
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10. Busca em Texto
Assim, como a chave não é tratada como
elemento único, ao invés de se comparar a
chave procurada com as chaves do conjunto
armazenado, a comparação é efetuada
caractere a caractere, dentre os caracteres
que compõem as chaves.
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11. Busca em Texto
Para efetuar busca em texto, é possível explorar:
Algoritmos
KMP (Knuth, Moris e Pratt)
BM (Boyer-Moore)
Rabin-Karp
Estruturas da Dados
Trie
Árvore Digital
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12. TRIE Termo proveniente da palavra inglesa retrieval
(recuperação), e corresponde a uma estrutura usada para
recuperação de dados – de subsequência, em sequência.
1 2 3 4 ...9 10
 Trie
marco
a aldo davi a  b d g m p  r
b 3       
d 2 l e a  i i a e u
e 4
       
g gil
i 10 d l  t v r l r t i
l bel  λ    λ   λ
m 5 o o i o c o
n dino
p peto λ λ λ λ  λ
q o
r rui diro 
s marcos
s
t beto
λ λ
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13. TRIE Qual a pronúncia
correta?
1 2 3 4 ...9 10
 Trie
marco
a aldo davi a  b d g m p  r
b 3       
d 2 l e a  i i a e u
e 4
       
g gil
i 10 d l  t v r l r t i
l bel  λ    λ   λ
m 5 o o i o c o
n dino
p peto λ λ λ λ  λ
q o
r rui diro 
s marco
s
s
t beto
λ λ
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14. TRIE
São estruturas em que as chaves são tratadas caractere
a caractere. E podem ser implementadas por meio de
estruturas sequenciais ou dinâmicas.
1 2 3 4 ...9 10
 Trie
marco
a aldo davi a  b d g m p  r
b 3       
d 2 l e a  i i a e u
e 4
       
g gil
i 10 d l  t v r l r t i
l bel  λ    λ   λ
m 5 o o i o c o
n dino
p peto λ λ λ λ  λ
q o
r rui diro 
s marco
s
s
t beto
λ λ
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15. Construindo uma 1 2 3 4 5 6
trie estática para
armazenamento
a
das palavras:
b
1.davi
d
2.aldo
e
3.beto g
4.diro i
5.peto l
6.rui m
7.bel n
8.gil p
9.marco q
10.marcos r
s
11.dino
t
Reserva-se:
Para economia de espaço
algumas letras foram suprimidas.
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16. Trie Estática 1 2 3 4 5 6
a
b
d
e
g
i
l
m
Onde inserir n
davi? p
q
r
s
t
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17. Construindo uma
trie estática para 1 2 3 4 5 6
armazenamento
das palavras:
a
1.davi
b
2.aldo d davi
3.beto e
4.diro g
5.peto i
6.rui l
7.bel m
8.gil n
9.marco p
q
10.marcos
r
11.dino
s
Inserir aldo. t
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18. Construindo uma
trie estática para 1 2 3 4 5 6
armazenamento
das palavras:
a aldo
1.davi b
2.aldo d
davi
3.beto e
4.diro g
5.peto i
6.rui l
7.bel m
8.gil n
p
9.marco
q
10.marcos
r
11.dino
s
t
Inserir beto.
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19. Construindo uma
trie estática para 1 2 3 4 5 6
armazenamento
das palavras:
a aldo
1.davi b beto
2.aldo d
davi
3.beto e
4.diro g
5.peto i
6.rui l
7.bel m
8.gil n
p
9.marco
q
10.marcos
r
11.dino
s
t
Inserir diro.
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20. Construindo uma
trie estática para 1 2 3 4 5 6
armazenamento
das palavras:
a aldo davi
1.davi b beto
2.aldo d
3.beto 2
e
4.diro g
5.peto i diro
6.rui l
7.bel m
8.gil n
p
9.marco
q
10.marcos
r
11.dino
s
t
Inserir peto.
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21. Construindo uma
trie estática para 1 2 3 4 5 6
armazenamento
das palavras:
a aldo davi
1.davi b beto
2.aldo d
3.beto 2
e
4.diro g
5.peto i diro
6.rui l
7.bel m
8.gil n
p
9.marco peto
q
10.marcos
r
11.dino
s
t
Inserir rui.
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22. Construindo uma
trie estática para 1 2 3 4 5 6
armazenamento
das palavras:
a aldo davi
1.davi b beto
2.aldo d
3.beto 2
e
4.diro g
5.peto i diro
6.rui l
7.bel m
8.gil n
p
9.marco peto
q
10.marcos
r rui
11.dino
s
t
Inserir bel.
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23. Construindo uma
trie estática para 1 2 3 4 5 6
armazenamento
das palavras:
a aldo davi
1.davi b
2.aldo
3
d
3.beto 2
e
4
4.diro g
5.peto i diro
6.rui l
bel
7.bel m
8.gil n
p
9.marco peto
q
10.marcos
r rui
11.dino
s
t
Inserir gil. beto
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24. Construindo uma
trie estática para 1 2 3 4 5 6
armazenamento
das palavras:
a aldo davi
1.davi b
2.aldo
3
d
3.beto 2
e
4
4.diro g gil
5.peto i diro
6.rui l
bel
7.bel m
8.gil n
p
9.marco peto
q
10.marcos
r rui
11.dino
s
t
Inserir marco. beto
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25. Construindo uma
trie estática para 1 2 3 4 5 6
armazenamento
das palavras:
a aldo davi
1.davi b
2.aldo
3
d
3.beto 2
e
4
4.diro g gil
5.peto i diro
6.rui l
bel
7.bel m marco
8.gil n
p
9.marco peto
q
10.marcos
r rui
11.dino
s
Inserir marcos e t
dino. beto
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26. Construindo uma
trie estática para 1 2 3 4 ...9 10
armazenamento
das palavras: marco
a
1.davi aldo davi
b
2.aldo
3
d
3.beto 2
e
4
4.diro g gil
5.peto i 10
6.rui l
bel
7.bel m
5
8.gil n dino
p
9.marco peto
q
10.marcos
r
11.dino rui diro
s marcos
t
beto
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27. Trie Estática 1 2 3 4 ...9 10
marco
a aldo davi
b 3
d 2
e 4
g gil
i 10
l bel
m 5
n dino
Como efetuar p peto
consulta? q
r rui diro
s marcos
t beto
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28. Trie Estática 1 2 3 4 ...9 10
marco
a aldo davi
b 3
d 2
e 4
g gil
i 6
l bel
m 5
n dino
Como, através p peto
desta, por q
exemplo, r rui diro
manter um s marcos
dicionário? t beto
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29. Trie Estática 1 2 3 4 ...9 10
marco
a aldo davi
b 3
d 2
e 4
g gil
i 6
l bel
m 5
n dino
Esta estrutura p peto
facilita a q
implementação r rui diro
do “auto- s marcos
completar”? t beto
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30. Trie Estática 1 2 3 4 ...9 10
marco
a aldo davi
b 3
d 2
e 4
g gil
i 6
l bel
m 5
n dino
Como p peto
dimensionar q
esta estrutura? r rui diro
s marcos
t beto
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31. Construindo
uma trie  Trie
dinâmica a  b d
(cada letra é   
mantida
l e a
numa
variável   
dinâmica) d t v
para   
armazenar: o o i
davi, aldo,
λ λ λ
beto, diro,
peto, rui, bel,
gil , marco,
Há aterramento também dos ponteiros “laterais”.
marcos, dino.
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32. Construindo
Trie
uma trie 
dinâmica a  b d
(cada letra é   
mantida l e a
numa variável
  
dinâmica)
d t v
para
armazenar:   
davi, aldo, o o i
beto, diro, λ λ λ
peto, rui, bel,
gil , marco,
marcos, dino.
Inserir diro,
peto e rui?
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33. Construindo
Trie
uma trie 
dinâmica a  b d p  r
(cada letra é     
mantida l e a  i e u
numa variável
     
dinâmica)
d t v r t i
para
armazenar:      λ
davi, aldo, o o i o o
beto, diro, λ λ λ λ λ
peto, rui, bel,
gil , marco,
marcos, dino.
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34. Construindo
uma trie  Trie
dinâmica a  b d p  r
(cada letra é     
mantida numa
l e a i e u
variável 
dinâmica) para      
armazenar: d t v r t i
davi, aldo,      λ
beto, diro,
o o i o o
peto, rui, bel, gil
λ λ λ λ λ
, marco,
marcos, dino.
Como, inserir
bel, gil, marco,
marcos e dino?
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35. Construindo  Trie
uma trie a  b d g  m p  r
dinâmica
(cada letra é       
mantida l e a  i i a e u
numa variável        
dinâmica) d l  t v r l r t i
para
 λ    λ   λ
armazenar:
o o i o c o
davi, aldo,
beto, diro, λ λ λ λ  λ
peto, rui, bel, o
gil , marco, 
marcos, dino.
 s
λ λ
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36. Trie Dinâmica
 Trie
a  b d g  m p  r
      
l e a  i i a e u
       
d l  t v r l r t i
 λ    λ   λ
Como o o i o c o
“declarar” λ λ λ λ  λ
cada nó? o

 s
λ λ
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37. Trie Dinâmica  Trie
a  b d g  m p  r
      
l e a  i i a e u
Composição
de cada nó.        
próxima d l  t v r l r t i
caracter
palavra
próximo carater  λ    λ   λ
o o i o c o
λ λ λ λ  λ
o

 s
λ λ
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38. Trie Dinâmica
 Trie
a  b d g  m p  r
      
l e a  i i a e u
       
d l  t v r l r t i
 λ    λ   λ
Como o o i o c o
efetuar
λ λ λ λ  λ
consulta
o
nesta?

 s
λ λ
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39. Trie Dinâmica  Trie
a  b d g  m p  r
      
l e a  i i a e u
       
d l  t v r l r t i
 λ    λ   λ
Como, o o i o c o
através desta,
λ λ λ λ λ
implementar 
dicionário? o

 s
λ λ
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40. Trie Dinâmica
 Trie
a  b d g  m p  r
      
l e a  i i a e u
       
d l  t v r l r t i
 λ    λ   λ
o o i o c o
λ λ λ λ  λ
Estrutura útil também para o
implementação de casamento 
aproximado de cadeia – quando o
s
usuário da aplicação não tem domínio 
exato da chave de busca. λ λ
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41. Exercício
Construir trieS (estática e dinâmica) para
manter: pinha, jaca, caju, coco, açai, caja
e pinhao.
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42. Exercício
Que implementação da trie apresenta
melhor desempenho: a estática ou a
dinâmica? Justifique: (a) em velocidade
de processamento, (b) em espaço de
armazenamento
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43. Exercício
Descrever a implementação do recurso
auto-completar a partir de palavras
mantidas em tries.
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44. Árvore Digital de Pesquisa
Uma árvore digital
para um alfabeto S
com m caracteres
a b (com itens
d
ordenáveis) é uma
e a i árvore m-ária T, não
vazia, tal que:
d l t v n r
1. Se um nó qualquer
x é o i-ésimo filho de
o o i o o
seu pai, então x
corresponde ao i-
ésimo item do
alfabeto S, sendo
1<=i<=m.
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45. Árvore Digital de Pesquisa
Uma árvore digital
para um alfabeto S
com m caracteres
a b (com itens ordenáveis)
d
é uma árvore m-ária T,
e a i não vazia, tal que:
t 2. Para cada nó x, a
d l v n r
sequência de dígitos
definida pelo caminho
o o i o o
desde a raiz de T até x
corresponde no todo,
ou em parte, a uma
chave de pesquisa.
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46. Árvore Digital de Pesquisa
a b m p r
d
e a i a e u
l
l t v n r r t i
d
o o i o o c o
o
Como inserir: eva,
tel, marcus e bela? s
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47. Árvore Digital de Pesquisa
a b m p r
d
e a i a e u
l
l t v n r r t i
d
o o i o o c o
o
Como efetuar
consulta nesta? s
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48. Árvore Digital de Pesquisa
a b m p r
d
e a i a e u
l
l t v n r r t i
d
o o i o o c o
o
Como, a partir desta,
pode ser implementado s
um dicionário?
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49. Exercício
Construir árvore digital para manter: pinha,
jaca, caju, coco, açai, caja e pinhao.
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50. Exercício
Descrever a operação de consulta, a uma
determinada palavra, numa árvore digital
de pesquisa.
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51. Exercício
Elaborar declaração de uma árvore digital
de pesquisa, considerando o nosso
alfabeto.
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52. Árvore Digital de Pesquisa
Como estrutura de busca em
Árvore digital de pesquisa
texto, há ainda as árvores
com os dados: 28(011100)
digitais binárias de pesquisa. 17(010001) 30(011110)
Estas são compostas com 27(011011) 40(101000)
base no código binário 12(001100) 18(010010)
correspondente às chaves de
pesquisas. Ou seja, 28
corresponde a uma árvore 17 40
digital de pesquisa cujo 12 30
alfabeto apresenta somente 18 27
dois itens.
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53. Árvore Digital de Pesquisa
Construindo uma
28
árvore digital de
pesquisa com os
dados: 28(011100)
17(010001) 30(011110)
27(011011) 40(101000)
12(001100)
18(010010)
O primeiro dado inserido pode ser mantido na raiz da
árvore. Mas há autores que consideram que a raiz da
árvore não armazena dados, nem corresponde a
qualquer dígito/dado.
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54. Árvore Digital de Pesquisa
Construindo uma árvore 28
digital de pesquisa com 17
os dados: 28(011100)
17(010001) 30(011110)
27(011011) 40(101000)
12(001100) 18(010010)
A partir da segunda entrada, analisa-se a composição
binária da chave, de primeiro ao último bit. Se o bit for 0
segue para esquerda da estrutura, se 1, pela direita.
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55. Árvore Digital de Pesquisa
Construindo uma árvore
digital de pesquisa com 28
os dados: 28(011100) 17
17(010001) 30(011110)
27(011011) 40(101000)
12(001100) 18(010010)
A partir da análise da composição binária da chave,
esta pode ser armazenada no nó da estrutura, ou seja,
adota-se o mesmo critério usado para composição das
árvores digitais; onde as arestas definem a composição
da chave.
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56. Árvore Digital de Pesquisa
Construindo uma árvore 28
digital de pesquisa com
os dados: 28(011100) 17
17(010001) 30(011110) 30
27(011011) 40(101000)
12(001100) 18(010010)
Iniciando pela raiz, o primeiro bit de 30 é 0, deve-se
seguir pela esquerda, a qual está ocupada. O segundo
bit é 1, segue-se pela direta, como é encontrado
aterramento, este é o ponto de inserção.
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57. Árvore Digital de Pesquisa
Construindo uma árvore
digital de pesquisa com
os dados: 28(011100) 28
17(010001) 30(011110) 17
27(011011) 40(101000) 30
12(001100) 18(010010)
Como inserir os outros
elementos na estrutura:
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58. Árvore Digital de Pesquisa
Construindo uma
árvore digital de
28
pesquisa com os
17 40
dados: 28(011100)
12 30
17(010001) 30(011110)
27(011011) 40(101000) 18 27
12(001100) 18(010010)
Como efetuar
consulta nesta?
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59. Árvore Digital de Pesquisa
Construindo uma
árvore digital de 28
pesquisa com os 17 40
dados: 28(011100) 12 30
17(010001) 30(011110) 18 27
27(011011) 40(101000)
12(001100) 18(010010)
A consulta é efetuada a partir do código binário
correspondente à chave de pesquisa seguindo os
mesmos critérios usados na construção da estrutura.
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60. Árvore Digital de Pesquisa
28
17 40
12 30
18 27
Esta estrutura é passível de degeneração, como a
maioria das árvores de busca.
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61. Árvore Digital de Pesquisa
Construindo uma
árvore digital de
pesquisa com os 28
dados: 28(011100) 17 40
17(010001) 30(011110) 12 30
27(011011) 40(101000) 18 27
12(001100) 18(010010)
Como efetuar
exclusão nesta?
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62. Árvore Digital de Pesquisa
Construindo uma
árvore digital de 28
pesquisa com os 17 40
dados: 28(011100) 12 30
17(010001) 30(011110) 18 27
27(011011) 40(101000)
12(001100) 18(010010)
Na exclusão qualquer nó pode ser substituído
por seus sucessores; de preferência uma folha.
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63. Árvore Digital de Pesquisa
Construindo uma
árvore digital de
28
pesquisa com os
17 40
dados: 28(011100)
12 30
17(010001) 30(011110)
27(011011) 40(101000) 18 27
12(001100) 18(010010)
Onde aplicar esta?
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64. Árvore Digital de Pesquisa
Construindo uma
árvore digital de 28
pesquisa com os
17 40
dados: 28(011100)
12 30
17(010001) 30(011110)
18 27
27(011011) 40(101000)
12(001100) 18(010010)
Podem ser aplicadas, por exemplo, em operação de
baixo nível, para facilitar a comparação de símbolos.
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65. Exercício
Partindo da árvore 28
digital dada, efetue 17 40
a inclusão das 12 30
chaves 19, 50, 01 e
18 27
23.
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66. Exercício
Partindo da árvore 28
digital dada, efetue 17 40
a exclusão das 12 30
chaves 30.
18 27
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67. Exercício
Descreva os passos gerais da operação de
consulta em árvores digitais de pesquisa.
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68. Complementar
Estudos...
File Organization and Processing
Allan L Tharp
Capítulo 11
Other Tree Structures
Tries & Digital Search Trees
68 UFS - DComp - Prof. Kenia Kodel

69. Próximos
passos...
Árvores B e B+
UFS - DCOMP - Prof. Kenia 69
Kodel