MAKALAH PEMOGRAMAN KOMPUTER

VARIABEL DINAMIS

Nama : Bayu Dwi Hartanto Nama : Agung Prasetyo

NPM : 1341177003047 NPM :1341177003096

TEKNIK INDURTRI S-1

Kelas : A

UNIVERSITAS SINGAPERBANGSA KARAWANG

(UNSIKA)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat ALLAH SWT, yang telah senantiasa melimpahkan Rahmat dan Hidayah- NYA sehingga kita semua dalam keadaan sehat walafiat dalam menjalankan aktifitas sehari-hari. Penyusun juga panjatkan kehadiran ALLAH SWT, karena hanya dengan kerido’an-NYA tugas makalah ini terselesaikan.

Penyusun menyadari betul sepenuhnya bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak, makalah ini tidak akan terwujud dan masih jauh dari sempurna, oleh karena itu dengan segala kerendahan hati penyusun berharap saran dan kritik demi perbaikan-perbaikan lebih lanjut.

Akhirnya penyusun berharap, semoga makalah ini dapat memberikan manfaat bagi yang membutuhkan.

Karawang, November 2013

Penyusun

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

PENGERTIAN VARIABEL STATIS DAN VARIABEL DINAMIS

DAFTAR PUSTAKA

VARIABEL STATIS DAN VARIABEL DINAMIS

Dalam berbagai contoh pada modul sebelumnya, penggunaan variabel pointer adalah penggunaan yang sia-sia. Mengapa demikian? Karena nilai suatu variabel dapat diambil atau diubah secara langsung dengan menggunakan nama variabel yang bersangkutan, tanpa perlu menggunakan variabel pointer. Dalam berbagai contoh pada modul sebelumnya, variabel yang dipergunakan adalah variabel statis,  yaitu variabel yang memiliki 3 ciri penting,  yang dapat diuraikan sebagai berikut:

1. Variabel statis memiliki nama. Pemberian nama dilakukan dalam bagian deklarasi variabel (misalnya: var a, b:integer).

2. Variabel statis menempati bagian memori yang disebut data segment, sehingga tidak bisa dihapus dari memori begitu program dieksekusi atau tidak bisa diubah ukuran elemennya jika variabel tersebut bertipe array.

3. Variabel statis menempati bagian memori yang disebut data segment yang dibatasi ukurannya oleh compiler (maksimum 64 Kbyte).

      Dengan demikian,  ukuran maksimal dari sebuah variabel terstruktur (array dan record) yang bisa dideklarasikan dalam data segment (Turbo Pascal versi 5.5 dan 7.0) adalah 65.535 byte (64 Kilobyte). Sebuah array bertipe integer, maksimum hanya bisa terdiri dari 32.767 elemen (65.535/2 byte), sementara sebuah array bertipe real, maksimum hanya bisa terdiri dari 10.922 elemen (65.535/6 byte) . Jumlah elemen array yang bisa dibuat akan semakin sedikit jika tipe data yang disimpan dalam masing-masing elemen adalah tipe record. Misalnya jika kita mendeklarasikan variabel di bawah ini: type       TMahasiswa = record            NIM : array [1..10] of '0'..'9';            Nama : string [40];            IPK : real;      end;var arsipMahasiswa : array [1..maxNum] of TMahasiswa;  maka nilai maksimum konstanta maxNum adalah 1137. Dengan kata lain, hanya 1137 elemen dari array dengan tipe data record di atas yang bisa dibuat. Jika kita membuat sebuah variabel terstruktur di atas sebanyak 1137 elemen, maka tidak tersedia lagi tempat untuk mendeklarasikan variabel lainnya.      Berbagai keterbatasan ini bisa diatasi jika variabel terstruktur yang kita butuhkan tidak kita tempatkan secara statis di dalam data segment, tetapi kita letakkan secara dinamis di dalam bagian memori yang disebut dengan heap. Memori heap adalah memori yang masih tersedia setelah program kita dimuat ke dalam memori dan alokasi memori untuk pendeklarasian variabel sudah dilakukan. Penempatan secara dinamis mengandung arti:

1. Kita bisa membuat dan menghapus variabel yang kita inginkan kapan saja, meskipun program sudah dieksekusi.

2. Ruang yang tersedia untuk pembuatan variabel menjadi jauh lebih banyak, karena  yang menjadi batas bukanlah data segment, melainkan besarnya memori heap.

Kedua butir di atas mengimplikasikan bahwa lebih beragam variabel yang bisa kita masukkan dalam program yang kita buat, baik dari segi jenis dan struktur maupun dari segi ukurannya. Dengan demikian, jika kita diharuskan membuat program yang memiliki tugas-tugas yang lebih kompleks, yaitu program yang kemungkinan besar akan membutuhkan jenis, struktur dan ukuran data yang lebih beragam, tentu kita harus menggunakan variabel dinamis. Penggunaan variabel dinamis misalnya mutlak diperlukan jika kita harus membuat program yang menggunakan struktur data dinamis (misalnya linked-list). Contoh lain program yang membutuhkan variabel dinamis adalah program yang secara intensif membaca,  mengolah dan menulis data ke dalam media penyimpanan sekunder (misalnya program pengolah kata dan basis data) atau program yang secara intensif berkomunikasi dengan komputer lain melalui sebuah saluran komunikasi [SHT00].CONTOH 1      Di bawah ini adalah contoh mengalokasikan variabel dinamis di dalam memori heap:program Contoh_1_Alokasi_Variabel_Dinamis;type

      string4=string[4];var

      alamatString:^string4;begin

      new(alamatString);            {Mengalokasikan sebuah variabel dinamis bertipe string...}            {...dalam memori heap. Variabel ini tidak memiliki nama...}            {...dan posisinya dalam memori ditunjuk oleh variabel...}            {...pointer alamatString.}            {Setelah statement di atas dilaksanakan, ruang kosong...}            {...dalam memori heap berkurang.}      alamatString^:='Budi';            {Mengisi lokasi memori yang sudah dialokasikan dengan...}            {...'Budi', atau dengan kata lain, mengisi variabel dinamis...}            {...yang ditunjuk pointer alamatString dengan 'Budi'.}       writeln(alamatString^);            {Menampilkan nilai variabel dinamis yang ditunjuk oleh...}            {...variabel pointer alamatString}      dispose(alamatString);            {Menghapus alamat yang dialokasikan, sehingga kondisi...}            {...memori heap kembali seperti sebelum dibuatnya...}            {...variabel dinamis}end.       Untuk membebaskan memori yang sudah dialokasikan sehingga bisa digunakan untuk menyimpan variabel dinamis lainnya, kita menggunakan instruksi,dispose (alamatString); Seteleh statement dispose di atas dilaksanakan, blok memori heap yang sebelumnya dialokasikan untuk variabel dinamis yang ditunjuk oleh variabel pointer alamatString akan dikembalikan kepada sistem operasi,  sehingga ukuran memori heap yang tersedia kembali seperti semula (yaitu seperti sebelum ada variabel dinamis yang dialokasikan). Namun demikian, alamat memori yang ditunjuk oleh variabel pointer alamatString, masih tetap alamat memori yang telah dialokasikan sebelumnya. Untuk memperjelas,  perhatikan ilustrasi di bawah ini:1. Kondisi  memori heap sebelum alokasi variabel dinamis:x+3

xkosongalamatStringHEAP DATA SEGMENT

 2. Kondisi  memori heap sesudah pelaksanaan statement new(alamatString);x+3xkosongalamatStringHEAP DATA SEGMENT

 

3. Kondisi  memori sesudah pelaksanaan statement alamatString^:='Budi';ux+3xidBkosongalamatStringHEAP DATA SEGMENT

 

4. Kondisi memori sesudah pelaksanaan statement dispose(alamatString);ux+3xidBkosongalamatStringHEAP DATA SEGMENT

 Variabel pointer alamatString masih menunjuk alamat memori yang sebelumnya dialokasikan, meskipun alamat tersebut sudah dianggap kosong oleh sistem operasi.  Kekacauan bisa muncul jika kita tidak mengosongkan nilai variabel pointer alamatString,  seperti terlihat dalam contoh di bawah ini.

program Contoh_2_Nilai_Pointer_Tetap_Menunjuk_Alamat_Lama;type

      TName = string[20];var

      My_Name : ^TName;      My_Age : ^integer;      Her_Name : ^TName;begin

      My_Name := nil;      Her_Name := nil;       New (My_Name);      New (My_Age);      My_Name^ := 'Budi Raja';      My_Age^ := 15;      writeln ('My_Name^ = ',My_Name^);                  {output: My_Name^ = Budi Raja}      writeln ('My_Age^ = ', My_Age^);                  {output: My_Age^ = 15}       dispose(My_Name);      dispose(My_Age);      New (Her_Name);      Her_Name^ := 'Wati Ratu';      writeln('Her_Name^ = ', Her_Name^);                  {output: Her_Name^ = Wati Ratu}      writeln('My_Name^ = ', My_Name^);                  {output: My_Name^ = Wati Ratu}      My_Name^ := 'Budi SalahAlamat';      writeln ('Her_Name^ = ', Her_Name^);                  {output: Her_Name^ = Budi SalahAlamat}      dispose (Her_Name);end.

Dalam program di atas, meskipun memori yang dialokasikan untuk pointer My_Name sudah dibebaskan (dispose) pada baris ke 20, pointer My_Name masih menunjuk ke alamat memori yang telah dibebaskan tersebut. Jika kita mengalokasikan memori untuk pointer Her_Name dan mengisinya dengan sebuah nilai (baris 23 – 24), maka memori yang dialokasikan untuk pointer Her_Name adalah memori yang sebelumnya dialokasikan untuk My_name. Jika kita berusaha menampilkan nilai dalam memori yang ditunjuk oleh pointer My_Name (baris 27), maka nilai yang ditampilkan adalah nilai dari Her_Name^. Dalam contoh di atas, Turbo Pascal tetap mengijinkan kita mengisi nilai ke dalam memori yang ditunjuk oleh pointer My_Name (baris 28) dan bisa menimbulkan kekacauan dalam program maupun dalam memori (dikenal dengan istilah memory corruption). Karena itu, jadikanlah kebiasaan untuk mereset nilai pointer menjadi NIL, jika memori yang dialokasikan untuk sebuah pointer sudah dibebaskan. Dengan demikian, sebaiknya kita menyisipkan sebuah baris tambahan sehingga baris 20 dan 21 menjadi sebagai berikut:dispose(My_Name);My_Name:= NIL;dispose(My_Age); My_Age:= NIL;

Variabel pointer yang memiliki nilai NIL, tidak menunjuk alamat memori yang mana pun, sehingga jika kita berusaha mengisi atau menampilkan isi memori yang ditunjuk oleh variabel pointer tersebut (misalnya dengan instruksi My_Name:='Budi'), maka komputer

akan menampilkan pesan kesalahan. Dengan demikian, mengisi variabel pointer yang memorinya sudah dibebaskan (dispose) dengan NIL, akan mencegah terjadinya memory corruption.      Variabel dinamis tidak memiliki nama dan dirujuk oleh variabel pointer yang digunakan sebagai parameter dari prosedur new.  Jika karena satu dan lain hal kita ingin menggunakan variabel pointer tersebut untuk kebutuhan yang lain,  kita harus menyimpan nilainya dalam variabel pointer lainnya agar jangan sampai kita kehilangan jejak terhadap alamat dalam memori heap yang menyimpan variabel dinamis tersebut. Selain itu, jangan lupa untuk melakukan dispose terhadap variabel dinamis yang sudah tidak dibutuhkan lagi, agar memori yang sudah dialokasikan bisa dipergunakan untuk kepentingan yang lain. Contoh berikut akan memperjelas konsep ini.CONTOH 3program Heap_Overflow;type

      TName = array [1..65535] of char;var

      My_Name : ^TName;      i : word;begin

      i:=0;      while (true) do      begin       inc(i);       writeln(i);       new(My_Name);      end;end.

Dalam program di atas, kita melakukan loop yang tidak ada akhirnya dan pada setiap loop kita mengalokasikan memori sebanyak 65.535 byte di dalam memori heap untuk menyimpan karakter string. Setiap kali alokasi dibuat dengan statement new, pointer My_Name akan menunjuk ke lokasi memori yang baru dialokasikan. Kita akan kehilangan jejak atas posisi memori yang sebelumnya, meskipun lokasi memori tersebut tetap dialokasikan oleh sistem operasi dan tidak bisa digunakan untuk kepentingan lainnya. Peristiwa hilangnya bagian memori heap dari kendali program dikenal dengan istilah memory leak.

POINTER DAN ARRAY DINAMIS      Pointer bisa dipergunakan untuk mengalokasikan array secara dinamis di dalam memori heap. Keuntungan dari menggunakan array yang bersifat dinamis adalah jumlah elemennya bisa diubah-ubah sesuai kebutuhan. Di bawah ini adalah program Pascal yang dipergunakan untuk meminta operator memasukkan jumlah elemen array yang diinginkan. Kemudian program akan mengalokasikan array dengan jumlah elemen sebanyak yang diminta operator dan mengisi masing-masing elemen dengan nilai acak. Selama program berjalan, ukuran array yang dialokasikan dalam memori heap berubah-ubah sesuai yang diminta operator.Program_Pascal_Mengalokasikan_Array_Dinamis;uses wincrt;var

       num,index:integer;       p, ptemp:^integer; label keluar_loop;beginrepeat

      write('Berapakah jumlah data yang akan dimasukkan? ');

      readln(num);      if num=0 then goto keluar_loop;        {*****            Mengalokasikan array secara dinamis             sebanyak #num# elemen      *****}      getmem(p, sizeof(integer) * num);       for index:= 0 to num-1 do begin      {*****

                  Menjadikan ptemp menunjuk alamat memori dari                   masing-masing index            *****}            ptemp := ptr(seg(p^), ofs(p^) + index*sizeof(integer));            {*****                  Mengisi alamat memori yang ditunjuk ptemp                  dengan bilangan acak            *****}            ptemp^:= random(1000)+1;      end;      for index:=0 to num-1 do begin            {*****                  Menjadikan ptemp menunjuk alamat memori dari masing-                  masing index dan menampilkan isi dalam memori            *****}            ptemp := ptr(seg(p^), ofs(p^) + index*sizeof(integer));            writeln('Nilai ke-',index+1,': ',ptemp^);      end;      writeln('Sisa memori heap sesudah alokasi array: ', memavail);   writeln('Sisa memori heap maksimal yang bisa ',

            'dialokasikan: ', maxavail);      {***** Membebaskan kembali memori yang sudah dialokasikan *****}      freemem(p, sizeof(integer) * num);      writeln;until num<=0;keluar_loop:

end. Jika program di atas diimplementasikan menggunakan Bahasa C, hasilnya adalah demikian:/* Program_C_Mengalokasikan_Array_Dinamis */#include #include #include

#include /* dibutuhkan untuk fungsi alokasi memori */ void main(){

      int num, index, *p;      randomize();      do {            printf("Berapakah jumlah data yang akan dimasukkan? ");            scanf("%d",&num);            if (num==0) break;              /*****

                  Mengalokasikan array secara dinamis                   sebanyak #num# elemen            *****/            p = (int *) malloc (sizeof(int) * num);             for (index=0; index       /*****

                        Mengisi alamat memori yang ditunjuk ptemp                        dengan bilangan acak                  *****/                  p[index] = random(1000)+1;         }            for (index=0; index                  printf("Nilai ke-%d: %d\n", index+1, p[index]);            }            printf("Sisa memori heap sesudah alokasi array: %u",                         coreleft());    /*****

                  Membebaskan kembali memori yang                  sudah dialokasikan            *****/            free(p);            printf("\n");      } while (num>0);}

Dalam contoh program berikut ini proses pengalokasian array secara dinamis juga diikuti dengan proses penyalinan isi elemen array dari array yang lama ke array yang baru dialokasikan. Berikut program dan penjelasannya [SHT00]:#include #include #define NUM 3int main(){   double nilai, total=0, *data=NULL, *temp=NULL;   int jumlah=0, ukuran=NUM, i;   data = (double *) malloc (sizeof(double)*ukuran);   do {      printf("Masukkan sebuah nilai (atau 0 untuk keluar): ");      scanf("%lf",&nilai);      if (nilai==0) break;      if (jumlah==ukuran){         ukuran = ukuran * 2;         temp = (double *) malloc(sizeof(double)*ukuran);         if (temp==NULL){            printf("Tidak tersedia ruang dalam memori heap: "              "nilai masukan dibatalkan\n");            break;         } else {            printf("Memori tambahan berhasil dialokasikan. "

                              "ukuran = %d\n",ukuran);            for (i=0;i               temp[i]=data[i];            }            free(data);            data=temp;        

           total+=nilai;      data[jumlah++]=nilai;   } while (1);   if (nilai!=0){      printf("Tidak tersedia ruang dalam memori:"

                  "nilai masukan dibatalkan\n");      printf("Nilai %f tidak disimpan\n",nilai);   }   printf("Jumlah %d masukan adalah %f\n",jumlah,total);   if (jumlah==0) return 0;   printf("No. Transaksi  Nilai\n\n");   for (i=0;i      printf( "%3d.          %5.2f\n",i,data[i]);   }   return 0;}

PENJELASAN CARA KERJA PROGRAM Ketika baris 7 selesai dilaksanakan:data = (double *) malloc (sizeof(double)*ukuran); dalam memori heap akan dialokasikan array untuk menampung nilai bertipe double sebanyak 3 elemen. Mengapa 3 elemen? Karena nilai ukuran=3.Alamat elemen ke-0 dalam memori heap ditunjuk oleh variabel pointer data, sehingga gambar logis dari kondisi memori dapat dilihat dalam gambar di bawah ini:  data[2]data[0]datadata[1] Ketika loop do/while dilaksanakan:Putaran 1: Baris 10 dilaksanakan:  scanf("%lf",&nilai) Diasumsikan bahwa operator memasukkan nilai 20, sehingga nilai=20Dengan demikian kondisi pada baris 11: if (nilai==0)tidak terpenuhi, sehingga instruksi   break   tidak dilaksanakan.Demikian pula kondisi pada baris 12: if (jumlah==ukuran)  tidak terpenuhi karena jumlah=0 dan ukuran=3.Pelaksanaan program berlanjut ke baris 29: total+=nilai Dengan demikian, total=20.

Baris 30: data[jumlah++]=nilai  artinya data[0]=20 dan jumlah=1Selanjutnya loop do/while akan memasuki putaran 2.

Putaran 2: Baris 10 dilaksanakan:  scanf("%lf",&nilai) Diasumsikan bahwa operator memasukkan nilai 10, sehingga  nilai=10Dengan demikian kondisi pada baris 11: if (nilai==0)tidak terpenuhi, sehingga instruksi   break   tidak dilaksanakan.Demikian pula kondisi pada baris 12: if (jumlah==ukuran)  tidak terpenuhi karena jumlah=1 dan ukuran=3.Pelaksanaan program berlanjut ke baris 29: total+=nilai

Dengan demikian, total=30.Baris 30: data[jumlah++]=nilai  artinya data[1]=10 dan jumlah=2Selanjutnya loop do/while akan memasuki putaran 3.

Putaran 3:Diasumsikan operator memasukkan nilai 30, sehingga:nilai=30         total=60          data[2]=30        jumlah=3 

Sesudah putaran 3 selesai dilaksanakan, kondisi memori menjadi seperti gambar di bawah ini:

 20data[2]data[1]data[0]data 30 10 

Perhatikan bahwa sesudah putaran 3 ini, array yang ada dalam memori heap sudah terisi semua elemennya. Bagaimana cara program menyelesaikan masalah jika operator memasukkan sebuah nilai lagi? Jawabannya terdapat dalam putaran 4.Putaran 4:Diasumsikan operator memasukkan nilai 40, sehingga: nilai=40Pada putaran 4 ini, kondisi pada baris 12 if (jumlah==ukuran)terpenuhi,  sehingga pelaksanaan program akan berlanjut ke baris 13:

ukuran=ukuran*2      sehingga    ukuran=6Baris 14:

temp = (double *) malloc(sizeof(double)*ukuran)Jika diasumsikan bahwa program berhasil mengalokasikan tempat dalam memori heap untuk array bertipe double sebanyak 6 elemen, maka kondisi dalam baris 15 if (temp==NULL)  tidak akan terpenuhi dan kondisi memori akan berubah menjadi: 20data[2]data[1]data[0]data 30 10 

temptemp[1]temp[0]temp[2]temp[4]temp[5]temp[3] 

Selanjutnya program akan berlanjut ke baris 20 dan pada layar komputer ditampilkan tulisan:

      Memori tambahan berhasil dialokasikan. ukuran = 6Selanjutnya,  pada baris 22 s/d 24 dilaksanakan for loop yang bertujuan menyalin semua isi elemen array data ke dalam array temp, sehingga setelah loop ini selesai dilaksanakan, kondisi memori menjadi:

 20data[2]data[1]data[0]data 30 10 

temp

 

temp[1]temp[0] 30 10 20temp[2]temp[4]temp[5]temp[3]Selanjutnya, pada baris 25  free(data)  akan menyebabkan memori yang dialokasikan untuk array data dihapus dan pada baris 26 data=temp akan menyebabkan pointer data menunjuk alamat yang juga ditunjuk oleh pointer temp.  Hal ini dapat digambarkan sebagai berikut: 

20data[2]data[1]data[0]data 30 10 

temp

 

temp[1]temp[0] 30 10 20temp[2]temp[4]data[5]data[3]temp[3]temp[5]data[4]data[2]data[1]data[0]Pelaksanaan program berlanjut ke baris 29: total+=nilai Dengan demikian, total=100.

Baris 30: data[jumlah++]=nilai  artinya data[3]=30 dan jumlah=4Selanjutnya loop do/while akan memasuki putaran 5.

Putaran 5: Baris 10 dilaksanakan:  scanf("%lf",&nilai) Diasumsikan bahwa operator memasukkan nilai 0, sehingga   nilai=0Dengan demikian kondisi pada baris 11: if (nilai==0) terpenuhi, sehingga instruksi   break   dilaksanakan dan loop do/while berakhir.Kondisi pada baris 32: if (nilai!=0) tidak terpenuhi, sehingga pelaksanaan progam berlanjut ke baris 37.Pada baris 37, program akan menampilkan tulisan:Jumlah 4 masukan adalah 100

Kondisi pada baris 37: if (jumlah==0) tidak terpenuhi, sehingga instruksi return 0  tidak dilaksanakan.Pelaksanaan progam berlanjut ke baris 39 dan kemudian melaksanakan for loop dari baris 40 s/d 42 sehingga pada layar komputer ditampilkan tulisan:No. Transaksi  Nilai0.           201.           102.           303.           40REFERENSI:[SHT00] Victor Shtern. 2000. Core C++: A Software Engineering Approach. Prentice Hall.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.tergaptek.com/2010/04/algoritma-dan-pemrograman-2-variabel.html