Temat: Listy jednokierunkowe i dwukierunkowe 1 Wstęp teoretyczny

Instrukcja
Podstawy programowania 2
laboratoryjna
Temat: Listy jednokierunkowe i dwukierunkowe
4
Przygotował: mgr inż. Tomasz Michno
1 Wstęp teoretyczny
Listy są dynamicznymi strukturami służącymi do przechowywania danych (są kontenerami).
W odróżnieniu od tablic mogą przechowywać dowolną liczbę elementów (ograniczoną jedynie
przez dostępną pamięć) oraz umożliwiają wstawienie elementu w dowolnym miejscu. Posiadają
jednak wadę w postaci wolniejszego dostępu do dowolnego elementu – aby się do niego dostać
należy przejść przez wszystkie elementy znajdujące się przed nim. Istnieje kilka rodzajów list,
jednak na zajęciach skupimy się jedynie na listach jednokierunkowych i dwukierunkowych.
1.1 Listy jednokierunkowe
Listy jednokierunkowe posiadają bardzo prostą budowę: pojedynczy element składa się
z przechowywanych danych i wskaźnika na następny element.
dane
wskaźnik
(następny
element)
dane
wskaźnik
(następny
element)
...
dane
wskaźnik
(następny
element)
nil
Na przykładzie 1 została przedstawiona struktura elementu listy przechowująca znaki (pełny kod
znajduje się na Achillesie).
Przykład 1.
type
WSKLista = ^TLista;
TLista = record
znak
: char;
nastepny : WSKLista; {wskaznik na element nastepny}
end;
Podstawowe operacje na listach:
•
wstawianie: na koniec, w dowolnym miejscu
•
wyszukiwanie
•
usuwanie
Wstawianie
Na koniec listy:
1. Sprawdź, czy lista jest pusta, jeśli tak utwórz nowy element i dodaj go na początku listy.
Przejdź do 4.
2. Jeśli lista nie jest pusta, przejdź korzystając ze wskaźników na koniec listy.
3. Utwórz nowy element. Ustaw wskaźnik następny ostatniego elementu listy tak, aby
wskazywał na nowy element.
4. Koniec.
W dowolnym miejscu:
Algorytm jest praktycznie identyczny z powyższym, z następującymi różnicami:
•
pętla po wszystkich elementach wyszukuje element przed którym/za którym ma być
wstawiony nowy element
•
dla wstawiania przed wybranym elementem: w pętli należy zastosować dodatkowy
wskaźnik na poprzedni element, ułatwiający wstawienie. Dzięki temu łatwo jest
zaktualizować wskaźniki tak, aby zachować ciągłość listy.
Wyszukiwanie
Wyszukiwanie elementu najlepiej jest zrealizować za pomocą funkcji zwracającej wskaźnik
na znaleziony element. Dzięki temu uzyskujemy do niego bezpośredni dostęp, który bardzo często
jest potrzebny w praktycznych zastosowaniach. Algorytm wyszukiwania sprowadza się do przejścia
po wszystkich elementach listy, sprawdzając kolejno, czy aktualny element jest szukanym. Jeżeli
tak, następuje koniec wyszukiwania i zwrócenie jego wskaźnika.
Usuwanie
Podczas usuwania elementu z listy należy zachować dużą ostrożność, ponieważ bardzo
łatwo jest zaburzyć ciągłość listy poprzez utracenie jednego wskaźnika.
Schemat działania jest następujący:
1. Wyszukaj element który należy usunąć (usuwany), zachowując wskaźnik na jego
poprzednika (poprzedni), np. w pętli zastosuj dodatkowy wskaźnik, który będzie pamiętał
poprzedni element.
2. Podmień wskaźniki: poprzedni^.nastepny:=usuwany^.nastepny;
3. Usuń element.
1.2 Listy dwukierunkowe
Listy
dwukierunkowe,
w porównaniu
do
list
jednokierunkowych
pozwalają
na przechodzenie przez elementy w dowolnym kierunku. Dzięki temu np. w algorytmach
wstawiania, czy usuwania nie trzeba stosować dodatkowych wskaźników na elementy poprzednie,
ponieważ znajdują się one już w strukturze pojedynczego elementu. Możemy też listę wyświetlać
w obu kierunkach. Minusem list dwukierunkowych jest konieczność aktualizacji dwóch
wskaźników, przy operacjach wstawiania i wyszukiwania, ponieważ bez tego ciągłość listy zostanie
zaburzona.
dane
wskaźnik wskaźnik
(poprzedni (następny
element) element)
dane
wskaźnik wskaźnik
(poprzedni (następny
element) element)
...
dane
wskaźnik wskaźnik
(poprzedni (następny
element) element)
...
nil
Na przykładzie 2 została przedstawiona struktura elementu listy dwukierunkowej przechowującej
znaki.
Przykład 2.
type
WSKLista = ^TLista;
TLista = record
znak
: char;
poprzedni : WSKLista; {wskaznik na element poprzedni}
nastepny : WSKLista; {wskaznik na element nastepny}
end;
2 Zadania
1. Napisz program, który za pomocą listy jednokierunkowej będzie przechowywał imiona,
nil
nazwiska i rok urodzenia osób. Zaimplementuj następujące operacje: wstawianie, usuwanie
i wyświetlanie całej listy. Przy wstawianiu zachowuj kolejność alfabetyczną (po
nazwiskach, a następnie imionach).
2. Do zadania 1 dodaj operację wyszukiwania i wyświetlania pojedynczego elementu.
Wyszukaj jeden z elementów, a następnie go wyświetl. Po wyświetleniu usuń go i wyświetl
całą listę.
3. Przerób zadania 1 i 2 tak, aby korzystały z listy dwukierunkowej. Następnie dodaj
do programu wyświetlanie elementów na liście od końca.