Организация списков в языке Турбо Паскаль. Примеры.

Списком называется структура данных, каждый элемент которой посредством указателя связывается со следующим элементом.

Каждый элемент связанного списка, во-первых, хранит какую-либо информацию, во-вторых, указывает на следующий за ним элемент. Так как элемент списка хранит разнотипные части (хранимая информация и указатель), то его естественно представить записью, в которой в одном поле располагается объект, а в другом – указатель на следующую запись такого же типа. Такая запись называется звеном, а структура из таких записей называется списком или цепочкой.

Лишь на самый первый элемент списка (голову) имеется отдельный указатель. Последний элемент списка никуда не указывает.

Описание списка

Пример описания списка

 

Type ukazat= ^ S;

S= record

Inf: integer;

Next: ukazat;

End;

 

В Паскале существует основное правило: перед использованием какого-либо объекта он должен быть описан. Исключение сделано лишь для указателей, которые могут ссылаться на еще не объявленный тип.

Формирование списка

Чтобы список существовал, надо определить указатель на его начало.

Пример описания списка

 

Type ukazat= ^S;

S= record

Inf: integer;

Next: ukazat;

End;

Создадим первый элемент списка:

 

New (u); {выделяем место в памяти}

u^. Next:= nil; {указатель пуст}

u^. Inf:=3;

 

Продолжим формирование списка. Для этого нужно добавить элемент либо в конец списка, либо в голову.

А) Добавим элемент в голову списка. Для этого необходимо выполнить последовательность действий:

получить память для нового элемента;

поместить туда информацию;

присоединить элемент к голове списка.

New(x);

Readln(x^.Inf);

x^. Next:= u;

u:= x;

Б)Добавление элемента в конец списка. Для этого введем вспомогательную переменную, которая будет хранить адрес последнего элемента. Пусть это будет указатель с именем hv (хвост).

x:= hv;

New(x^. next); {выделяем память для следующего элемента}

x:= x^.next;

x^.next:= nil;

x^. inf:= 5;

hv:=x;

Просмотр списка

 

While u<> nil do

Begin

Writeln (u^.inf);

u:= u^.next;>

end;

Удаление элемента из списка

А)Удаление первого элемента. Для этого во вспомогательном указателе запомним первый элемент, указатель на голову списка переключим на следующий элемент списка и освободим область динамической памяти, на которую указывает вспомогательный указатель.

x:= u;

u:= u^.next;

dispose(x);

Б) Удаление элемента из середины списка. Для этого нужно знать адреса удаляемого элемента и элемента, стоящего перед ним. Допустим, что digit – это значение удаляемого элемента.

x:= u;

while (x<> nil) and (x^. inf<> digit) do

begin

dx:= x;

x:= x^.next;

end;

dx:= x^.next:

dispose(x);

 

В)Удаление из конца списка. Для этого нужно найти предпоследний элемент.

x:= u; dx:= u;

while x^.next<> nil do

begin

dx:= x; x:= x^.next;

end;

dx^.next:= nil;

dispose(x);

Прохождение списка. Важно уметь перебирать элементы списка, выполняя над ними какую-либо операцию. Пусть необходимо найти сумму элементов списка.

summa:= 0;

x:= u;

while x<> nil do

begin

summa:= summa+ x^.inf;

x:= x^.next;

end;

Динамические объекты сложной структуры

Использование однонаправленных списков при решении ряда задач может вызвать определенные трудности. Дело в том, что по однонаправленному списку можно двигаться только в одном направлении, от головы списка к последнему звену. Между тем нередко возникает необходимость произвести какую-либо операцию с элементом, предшествующим элементу с заданным свойством. Однако после нахождения элемента с данным свойством в однонаправленном списке у нас нет возможности получить удобный и быстрый способ доступа к предыдущему элементу.

Для устранения этого неудобства добавим в каждое звено списка еще одно поле, значением которого будет ссылка на предыдущее звено.

Type ukazat= ^S;

S= record

Inf: integer;

Next: ukazat;

Pred: ukazat;

End;

Динамическая структура, состоящая из звеньев такого типа, называется двунаправленным списком, который схематично можно изобразить так:

Наличие в каждом звене двунаправленного списка ссылки как на следующее, так и на предыдущее звено позволяет от каждого звена двигаться по списку в любом направлении. По аналогии с однонаправленным списком здесь есть заглавное звено. В поле Pred этого звена фигурирует пустая ссылка nil, свидетельствующая, что у заглавного звена нет предыдущего (так же, как у последнего нет следующего).

 

В программировании двунаправленные списки часто обобщают следующим образом: в качестве значения поля Next последнего звена принимают ссылку на заглавное звено, а в качестве значения поля Pred заглавного звена – ссылку на последнее звено:

Как видно, здесь список замыкается в своеобразное «кольцо»: двигаясь по ссылкам, можно от последнего звена переходить к заглавному звену, а при движении в обратном направлении – от заглавного звена переходить к последнему. Списки подобного рода называют кольцевыми списками.

Существуют различные методы использования динамических списков:

Стек – особый вид списка, обращение к которому идет только через указатель на первый элемент. Если в стек нужно добавить элемент, то он добавляется впереди первого элемента, при этом указатель на начало стека переключается на новый элемент. Алгоритм работы со стеком характеризуется правилом: «последним пришел – первым вышел».

Очередь– это вид списка, имеющего два указателя на первый и последний элемент цепочки. Новые элементы записываются вслед за последним, а выборка элементов идет с первого. Этот алгоритм типа «первым пришел – первым вышел».

Возможно организовать списки с произвольным доступом к элементам. В этом случае необходим дополнительный указатель на текущий элемент.