1611678431-0e68e83522cb9d960ac896aa5d90854d (826635), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Именно такой вид списка использовался дляорганизации стека. Ещё один пример использования подобных списков - очередь.Занесение в очередь и извлечение из очереди, построенной на основе 2-связного спискаvoid queue_in(Link2*& q, // "Голова" очередиLink2*& e, // "Хвост" очередиint k) // Вводимые данные{Link2* n = new node; // Новый узелn->data = k;n->next = q;if (q)q->prev = n;elsee = n;n->prev = 0;q = n;}int queue_out(Link2*& q, Link2*& e){int k = e->data;Link2* d = e;e = d->prev;if (e)e->next = 0;elseq = e;delete d;return k;}Для упрощения обработки "головы" и "хвоста" очереди использован 2-связный список.В остальных случаях (т.е.
для обычных списков) использование ведущего звена являетсяпредпочтительным, т.к. позволяет избежать проверок при добавлении и удалении звеньев.Недостатки односвязного списка заключаются в следующем:1. По такому списку можно перемещаться только от начального звена к конечному. Начинатьможно с любого звена в списке, но если вдруг возникнет необходимость обратиться кпредшествующим элементам, придется начинать с начального звена, что неудобно, нерационально иусложняет алгоритмы обработки данных.2. Наличие только одной связи снижает надёжность хранения данных в 1-связном списке.3. Следствием первого недостатка является усложнение взаимодействия операций поиска иудаления.Достоинствами этого списка являются меньший расход памяти по сравнению с другимисвЯзными динамическими структурами данных (всего 1 указатель) и простота операций.Линейный двусвязный списокЭтот список свободен от недостатков, присущих односвязному списку.
Для этого в каждоезвено добавлен еще один указатель на тип звена, значением которого является адрес предыдущегозвена списка. Тип звена на языках Си/Си++:struct Link2{int data;Link2 *next, *prev;};Структура списка будет выглядеть следующим образом (значения нулевых указателейпоказаны для языка Паскаль):Ведущее звено этого списка создаётся следующим набором операторов:Link2 *L2 = new Link2;L2->next = NULL;L2->prev = NULL;По операторам создания ведущего звена можно судить о том, является список, 1- или 2связным, линейным или кольцевым.
Нулевые значения указателей next и prev являются признакомлинейного списка.Графически состояние списка после создания ведущего звена может быть отображеноследующим образом:Преимущества двусвязного списка: есть возможность перестроить поврежденный список; проще выполняются некоторые операции (например, удаление).Операции с 2-связным списком. Всё, что касалось операций добавления звена и его удалениядля 1-связного списка, справедливо и для 2-связного. Так же должен соблюдаться правильныйпорядок проведения (или удаления) связей между звеньями, но таких операций стало больше, т.к.должны обрабатываться 2 указателя. Кроме того, каждая из операций обладает дополнительымиособенностями:1.
При добавлении нового звена в пустой список, т.е. содержащий только ведущее звено (см.предыдущий рисунок), или при добавлении звена в конец списка (для пустого списка обе эти ситуациисовпадают) необходимо проверять наличие звена, которое будет следующим за добавляемым (дляпустого списка или конца списка такого звена нет, а значит нет и указателя, обозначающего связь).Такая же проверка должна выполняться при удалении звена.2.
Возможность перемещаться по списку в обоих направлениях позволяет напрямую задаватьудаляемое звено (а не ему предшествующее, как в 1-связном списке). Следствием этого являетсяупрощение как операции удаления, так и операции поиска.Добавление звена в произвольную позицию за ведущим звеномvoid Insert2(Link2* St, int data){Link2* q = new Link2; // 1 Выделение памяти под звеноq->data = data; // 2 Ввод данныхq->next = St->next; // 3 Проведение связи от нового звена вперёдq->prev = St; // 4 Проведение связи от нового звена назадSt->next = q; // 5 Проведение связи от предыдущего звена к новомуif (q->next) // Проверка наличия следующего звенаq->next->prev = q; // 6 Проведение связи от следующего звена к новому}Удаление звена из любого места списка за ведущим звеномvoid Delete2(Link2* del){del->prev->next = del->next; // 1 Обработка связи вперёдif (del->next)del->next->prev = del->prev; // 2 Обработка связи назадdelete del; // 3 Освобождение памяти}Поиск в 2-связном спискеint Search2(Link2* Start, Link2*& Find, int Key){Link2* Cur=Start->next;int Success = 0;while (Cur && !Success){if (Cur->data == Key){Find = Cur;Success = 1;break;}Cur = Cur->next;}return Success;}Эта процедура поиска фактически является (за исключением типа данных Link2 вместо Link1)процедурой "обычного" поиска (т.е.
не для удаления) в 1-связном списке.Операция просмотра списка в прямом направлении ничем не отличается от просмотра 1связного списка.Кольцевые (циклические) спискиЕсли значение указателя последнего звена линейного односвязного списка заменить с nil (илиNULL) на адрес ведущего звена, то линейный список превратится в односвязный кольцевой список.Для двусвязного списка, кроме того, нужно заменить с nil на адрес последнего звена значениевторого указателя в ведущем звене. Получится двусвязный кольцевой (циклический) список.В односвязном кольцевом списке можно переходить от последнего звена к заглавному, а вдвусвязном – еще и от заглавного к последнему.Двусвязный кольцевой список выглядит так:Кольцевой список, как и линейный, идентифицируется как единый программный объектуказателем, например L2, значением которого является адрес заглавного звена.Возможен другой вариант организации кольцевого списка:Оба варианта сопоставимы по сложности.
Для первого варианта проще выполняется вставканового элемента как в начало списка (после заглавного звена), так и в конец – так как вставка звена вконец кольцевого списка эквивалентна вставке перед заглавным звеном, но каждый раз прициклической обработке списка нужно проверять, не является ли текущее звено заглавным (или несовпадает ли текущее звено с точкой начала обработки).Рассмотрим операции с кольцевыми списками.Отсутствие "последнего" звена приводит к ещё большему упрощению операций добавления иудаления, по сравнению с 1- и 2-связным линейным списком. Например, для 1-связного кольцевогосписка в процедуре удаления отсутствует оператор if – проверка на существование звена, следующегоза заданным (в кольцевом списке такое звено всегда есть).
Такие же операторы отсутствуют впроцедурах добавления и удаления звеньев для 2-связного кольцевого списка.Ведущее звено кольцевого 2-связного списка создаётся набором операторов:Link2 *L2 = new Link2;L2->next = L2;L2->prev = L2;Графически состояние списка после создания этого звена может быть представлено такимобразом:Многосвязные спискиМногосвязные списки представляют собой динамические структуры данных, в основу которыхположены 1- или 2-связные списки, в которых имеются дополнительные связи между звеньями. Чащевсего, такие связи проводятся между далеко отстоящими звеньями, например, обозначающимикатегории данных.
Пример многосвязного списка показан на следующем рисунке.Переход между звеньями АА и БА может выполнен по дополнительной связи, в обход звеньевАБ и АВ. Из-за такого характера перемещения эти списки иногда называют скип-списками (skip –перепрыгивать). А при характере размещения данных, подобном показанному на этом рисунке, такиесписки называют словарными (иногда просто словарями, но термин "словарь" может использоваться втеории структур данных в разных значениях).36, 37. Стеки, их реализация с помощью динамических переменных (37) Стеки, ихреализация с использованием массивов и записейЛекции: фото 32, (33). 34Стек – это линейная структура данных, в которую элементы добавляются и удаляются только содного конца, называемого вершиной стека. Стек работает по принципу “элемент, помещенный в стекпоследним, извлечен будет первым”.
Иногда этот принцип обозначается сокращением LIFO (Last In –First Out, т.е. последним зашел – первым вышел).Элементами стеков могут быть любые однотипные данные. Стеки очень широко используютсяв системных программах, в частности – в операционных системах и компиляторах. Программнаяреализация стека возможна двумя способами:статически с помощью массивадинамически с помощью механизма указателейСтатическая реализация стекаПусть в стеке требуется сохранять целые числа, причем заранее известно их максимальноеколичество. Тогда для реализации стека надо объявить массив и одну переменную – указательвершины стека (SP – Stack Pointer).Будем считать, что стек-массив заполняется (растет) от первыхэлементов массива к последним.
Тогда указатель SP может определять либо последнюю занятуюячейку массива, либо первую свободную ячейку. Выберем второй способ. Тогда для пустого стекапеременная SP = 0 (если индексация элементов массива начинается с 0), и при каждом добавлениинового элемента переменная SP увеличивается на 1, а при удалении – уменьшается на 1.Последовательность операций для массива из пяти элементов показана на следующей схемеСо стеком связываются две основные операции: добавление (вталкивание, PUSH) элемента встек и удаление (выталкивание, POP) элемента из стека.Добавление включает в себя: проверку возможности добавления (стек-массив заполнен полностью?) размещение нового элемента в ячейке, определяемой значением переменной SP увеличение SP на 1Удаление включает в себя:проверку возможности удаления (стек пустой?)уменьшение SP на 1извлечение элемента из ячейки, определяемой значением переменной SPДинамическая реализация стека (Примеры на С++)В отличие от статической реализации на основе массива, при использовании механизмадинамического выделения памяти в стек можно занести любое число элементов.
Ограничениемявляется только размер области памяти, выделяемой для размещения динамически создаваемыхпеременных. При динамической реализации элементы стека могут располагаться в ЛЮБЫХ свободныхобластях памяти, но при этом необходимо как-то связывать соседние элементы друг с другом. Этоприводит к необходимости добавления в каждый элемент стека нового связующего поля для храненияадреса соседнего элемента. Тем самым, каждый элемент стека должен представлять собой структуру,состоящую из двух компонент:информационная составляющая с полезной смысловой информациейсвязующая составляющая для хранения адреса соседнего элементаУчитывая специфику стека, указатели должны следовать от последнего элемента (вершинастека) к первому (дно стека).В этом случае физическое размещение элементов в памяти НЕ обязано всегда соответствоватьлогическому порядку следования элементов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
