Основы программирования. Линейные списки

Содержание

Слайд 2

Список Линейный список – это контейнер, в котором элементы располагаются в

Список

Линейный список – это контейнер, в котором элементы располагаются в памяти

в произвольном порядке, а связь между ними обеспечивается с помощью указателей (ссылок).
Элемент однонаправленного списка состоит из двух частей – информационной (собственно данных) и указателя (ссылки) на следующий элемент списка. Как правило, память для каждого элемента выделяется динамически.
Для доступа к начальному элементу списка используется отдельный указатель (ссылка).
Последний элемент списка не ссылается ни на что, т.е. имеет нулевой указатель (пустую ссылку). Во многих случаях выгодно хранить отдельный указатель на последний элемент.
Слайд 3

Иллюстрация pbeg – указатель на начальный элемент, pend – указатель на

Иллюстрация
pbeg – указатель на начальный элемент,
pend – указатель на конечный элемент
(если

он нужен).
Доступ к элементам осуществляется последовательно, по указателям (ссылкам). Если необходимо обеспечить переход не только к последующим, но и к предыдущим элементам, в элементы нужно включить еще один указатель (ссылку) – на предыдущий элемент (нуль для начального элемента списка). Соответствующий список будет двунаправленным.
Слайд 4

Элемент списка Для представления элемента списка нужно создать соответствующий тип, т.е.

Элемент списка

Для представления элемента списка нужно создать соответствующий тип, т.е. описать

структуру (класс).
Пусть информационная часть элемента – это просто целое число. Тогда новый тип будет выглядеть следующим образом:
struct IElem
{
int value;
IElem *next;
}
По умолчанию в структуре все поля являются открытыми (public), поэтому никаких дополнительных методов доступа к ним не надо.
Слайд 5

Стек на основе списка На основе списка можно строить другие структуры

Стек на основе списка

На основе списка можно строить другие структуры данных.

Для примера модифицируем стек из раздела «Структуры и классы», сохраняя весь открытый интерфейс.
Учитывая, что добавление и извлечение элементов стека производится в его вершине, будем считать вершиной начальный элемент списка (т.е. начальный указатель списка всегда показывает на вершину стека, а конечный указатель вообще не нужен).
Элементы списка выделяются динамически, поэтому для стека не нужен массив, и количество элементов стека не ограничено.
Слайд 6

Пример класса для стека Для описания элементов стека используем структуру IElem.

Пример класса для стека

Для описания элементов стека используем структуру IElem.
class IStack
{

IElem *pbeg;
public:
IStack() { pbeg = NULL; }
~IStack();
void push(int val);
int pop();
};
Слайд 7

Реализация методов IStack void IStack::push(int val) { IElem *ptr = new

Реализация методов IStack

void IStack::push(int val)
{
IElem *ptr = new IElem;
ptr->value

= val; ptr->next = pbeg;
pbeg = ptr;
}
int IStack::pop()
{
if (!pbeg) return -1;
IElem *ptr = pbeg;
int val = pbeg->value;
pbeg = pbeg->next;
delete ptr;
return val;
}
Слайд 8

Деструктор класса IStack Деструктор класса IStack должен удалять все элементы списка.

Деструктор класса IStack

Деструктор класса IStack должен удалять все элементы списка. Используем

pbeg для указания на текущий удаляемый элемент списка.
void IStack::~IStack()
{
IElem *ptr;
while (pbeg != NULL)
{
ptr = pbeg; pbeg = pbeg->next;
delete ptr;
}
}
Слайд 9

Использование стеков void main() { int i; IStack a, *pb; for

Использование стеков

void main()
{
int i;
IStack a, *pb;
for (i =

0; i < 10; i++)
a.push(i*2);
pb = new IStack;
for (i = 0; i < 20; i++)
pb->push(i+10);
for (i = 0; i < 22; i++)
cout << pb->pop() << endl;
delete pb;
}
Слайд 10

Информационная часть элементов Информационная часть элементов списка может быть представлена любым

Информационная часть элементов

Информационная часть элементов списка может быть представлена любым типом,

в том числе, структурой или классом. Например, для списка линий это может быть:
class PLine
{
double *x, *y;
int key; int length; …
public:
void setlength(int len);
void free();
void setp(int n,double vx,double vy);
…
};
Слайд 11

Элемент списка линий Элемент списка может содержать либо саму линию: struct

Элемент списка линий

Элемент списка может содержать либо саму линию:
struct ListElem
{
PLine

line;
ListElem *next;
};
либо указатель на динамически выделяемую линию:
struct ListElem
{
PLine *line;
ListElem *next;
};
Слайд 12

Элемент списка целых Для простоты будем рассматривать список целых с элементами

Элемент списка целых

Для простоты будем рассматривать список целых с элементами
struct ListElem
{

int value;
ListElem *next;
};
где значение value будет также служить ключом при поиске в списке.
Слайд 13

Класс для списка целых Начальный вид класса, в который мы будем

Класс для списка целых

Начальный вид класса, в который мы будем добавлять

новые методы:
class List
{
ListElem *pbeg, *pend;
public:
List() { pend = pbeg = NULL; }
~List() { clear(); }
void push_front(int val);
int pop_front();
void clear();
…
};
Слайд 14

Операции с начальным элементом void List::push_front(int val) { ListElem *pnew =

Операции с начальным элементом

void List::push_front(int val)
{
ListElem *pnew = new ListElem;

pnew->value = val; pnew->next = pbeg;
pbeg = pnew; if (!pend) pend = pnew;
}
int List::pop_front()
{
if (!pbeg) return -1;
ListElem *ptr = pbeg;
int val = pbeg->value;
pbeg = pbeg->next;
if (!pbeg) pend = NULL;
delete ptr; return val;
}
Слайд 15

Очистка списка Открытый метод clear очищает список, удаляя все его элементы.

Очистка списка

Открытый метод clear очищает список, удаляя все его элементы. Данный

метод используется и в деструкторе.
void List::clear()
{
ListElem *ptr;
while (pbeg != NULL)
{
ptr = pbeg; pbeg = pbeg->next;
delete ptr;
}
}
Слайд 16

Добавление элемента в конец списка Вариант 1: указатель на последний элемент

Добавление элемента в конец списка

Вариант 1: указатель на последний элемент pend

не используется.
void List::push_back(int val)
{
ListElem *pcur, *pnew = new ListElem;
pnew->value = val; pnew->next = NULL;
if (!pbeg) pbeg = pnew;
else
{
for (pcur = pbeg; pcur->next; )
pcur = pcur->next;
pcur->next = pnew;
}
}
Слайд 17

Добавление элемента в конец списка Вариант 2: используется указатель на последний

Добавление элемента в конец списка

Вариант 2: используется указатель на последний элемент

списка pend.
void List::push_back(int val)
{
ListElem *pnew = new ListElem;
pnew->value = val; pnew->next = NULL;
if (!pbeg) pbeg = pend = pnew;
else
{ pend->next = pnew; pend = pnew; }
}
Слайд 18

Извлечение последнего элемента списка int List::pop_back() { if (!pbeg) return -1;

Извлечение последнего элемента списка

int List::pop_back()
{
if (!pbeg) return -1;
ListElem *pcur

= pbeg, *prem = pend;
int val = pend->value;
if (pbeg == pend) pbeg = pend = NULL;
else
{
while (pcur->next != pend)
pcur = pcur->next;
pcur->next = NULL; pend = pcur;
}
delete prem; return val;
}
Слайд 19

Вычисление длины списка int List::getcount() { ListElem *pcur = pbeg; int

Вычисление длины списка

int List::getcount()
{
ListElem *pcur = pbeg;
int count =

0;
for (; pcur; pcur = pcur->next)
count++;
return count;
}
Слайд 20

Сцепление двух списков void List::join(List& lst) { if (!lst.pbeg) return; if

Сцепление двух списков

void List::join(List& lst)
{
if (!lst.pbeg) return;
if (!pbeg) pbeg

= lst.pbeg;
else pend->next = lst.pbeg;
pend = lst.pend;
lst.pbeg = lst.pend = NULL;
}
Вызов:
List a, b; int i;
for (i = 0; i < 10; i++) a.push_back(i*2);
for (i = 0; i < 20; i++) b.push_back(i+1);
a.join(b);
Слайд 21

Поиск в списке по ключу Для поиска реализуем private-метод find_elem (поиск

Поиск в списке по ключу

Для поиска реализуем private-метод find_elem (поиск элемента

списка по ключу) и public-метод find (поиск значения по ключу):
ListElem* List::find_elem(int keyval)
{
ListElem *pcur = pbeg;
for (; pcur; pcur = pcur->next)
if (pcur->value == keyval) break;
return pcur;
}
int List::find(int keyval)
{
ListElem *ptr = find_elem(keyval);
if (!ptr) return -1;
return ptr->value;
}
Слайд 22

Поиск элемента по ключу (для удаления) ListElem* List::find_elem(int keyval, ListElem*& prev)

Поиск элемента по ключу (для удаления)

ListElem* List::find_elem(int keyval,
ListElem*& prev)
{
ListElem

*pcur = pbeg;
prev = NULL;
while (pcur && pcur->value != keyval)
{
prev = pcur; pcur = pcur->next;
}
return pcur;
}
Слайд 23

Удаление элемента с заданным ключом Public-метод удаления элемента с заданным значением

Удаление элемента с заданным ключом

Public-метод удаления элемента с заданным значением ключа:
bool

List::remove(int keyval)
{
ListElem *prem, *prev;
prem = find_elem(keyval, prev);
if (!prem) return false;
if (!prev) pbeg = pbeg->next;
else prev->next = prem->next;
if (prem == pend) pend = prev;
delete prem;
return true;
}
Слайд 24

Операции с текущим элементом списка Во многих задачах пользователю требуется выполнять

Операции с текущим элементом списка

Во многих задачах пользователю требуется выполнять операции

с конкретным (текущим) элементом списка, например:
модифицировать информационную часть текущего элемента
вставить новый элемент после текущего
удалить текущий элемент
последовательно обработать все элементы от начала до конца списка.
При этом пользователь должен работать только с информационной частью элементов, а формат списка и его элементов должны быть скрытыми.
Чтобы реализовать это, можно добавить в класс еще одно private-поле (указатель на текущий элемент), модифицировать старые и включить новые методы.
Слайд 25

Модификация класса List В данном примере приведены только новые члены класса

Модификация класса List

В данном примере приведены только новые члены класса и

модифицируемый метод поиска элемента:
class List
{
ListElem *pbeg, *pend, *pcurpos;
ListElem *find_elem(int keyval);
public:
List() { pend = pbeg = pcurpos = NULL; }
int *get_first();
int *get_last();
int *get_next();
int *get_current();
bool insert(int val);
bool remove();
};
Слайд 26

Модификация метода find_elem Private-метод find_elem ищет элемент списка по ключу и

Модификация метода find_elem

Private-метод find_elem ищет элемент списка по ключу и изменяет

указатель на текущий элемент:
ListElem* List::find_elem(int keyval)
{
ListElem *pcur = pbeg;
for (; pcur; pcur = pcur->next)
if (pcur->value == keyval) break;
pcurpos = pcur;
return pcur;
}
Слайд 27

Методы доступа к информационной части Получение адреса информационной части начального элемента

Методы доступа к информационной части

Получение адреса информационной части начального элемента (NULL

для пустого списка):
int* List::get_first()
{
pcurpos = pbeg;
if (!pcurpos) return NULL;
return &(pcurpos->value);
}
Получение адреса информационной части последнего элемента (NULL для пустого списка):
int* List::get_last()
{
pcurpos = pend;
if (!pcurpos) return NULL;
return &(pcurpos->value);
}
Слайд 28

Методы доступа к информационной части Получение адреса информационной части текущего элемента

Методы доступа к информационной части

Получение адреса информационной части текущего элемента (NULL,

если текущий не установлен):
int* List::get_current()
{
if (!pcurpos) return NULL;
return &(pcurpos->value);
}
Получение адреса информационной части элемента, следующего за текущим (или NULL):
int* List::get_next()
{
if (!pcurpos) return NULL;
pcurpos = pcurpos->next;
if (!pcurpos) return NULL;
return &(pcurpos->value);
}
Слайд 29

Включение нового элемента Включение нового элемента после текущего (текущая позиция не

Включение нового элемента

Включение нового элемента после текущего (текущая позиция не изменяется):
bool

List::insert(int val)
{
if (!pcurpos) return false;
ListElem *pnew = new ListElem;
pnew->value = val;
pnew->next = pcurpos->next;
pcurpos->next = pnew;
return true;
}
Слайд 30

Удаление текущего элемента bool List::remove() { if (!pcurpos) return false; ListElem

Удаление текущего элемента

bool List::remove()
{
if (!pcurpos) return false;
ListElem *pcur =

pbeg, *prev = NULL;
while (pcur != pcurpos)
{ prev = pcur; pcur = pcur->next; }
if (!prev) pbeg = pcur->next;
else prev->next = pcur->next;
pcurpos = pcur->next;
if (!pbeg) pend = pcurpos = NULL;
else if (pend == pcur) pend = prev;
delete pcur;
return true;
}
Слайд 31

Пример работы с текущим элементом void main() { List a; int

Пример работы с текущим элементом

void main()
{ List a; int i, *pval;

for (i = 0; i < 50; i++)
a.push_back(rand()%100);
for (pval = a.get_first(); pval;)
{
if (pval->value%2) (pval->value)--;
pval = a.get_next();
}
a.get_first();
if (!a.get_next()) return;
if (get_current()->value < 50)
{ a.insert(77); a.remove(); }
}
Слайд 32

Класс для упорядоченного списка целых class SortedList { ListElem *pbeg, *pend;

Класс для упорядоченного списка целых

class SortedList
{ ListElem *pbeg, *pend;
ListElem *find_elem(int

keyval,
ListElem*& prev);
ListElem *find_elem(int keyval);
ListElem *pop_front();
void push_back(ListElem *ptr);
public:
SortedList() { pend = pbeg = NULL; }
~SortedList() { clear(); }
void clear();
bool remove(int keyval);
void add(int val);
int find(int keyval);
void merge(SortedList &lst);
};
Слайд 33

Добавление к упорядоченному списку void SortedList::add(int val) { ListElem *pnew =

Добавление к упорядоченному списку

void SortedList::add(int val)
{
ListElem *pnew = new ListElem;


pnew->value = val; pnew->next = NULL;
if (!pbeg) pbeg = pend = pnew;
else if (pbeg->value >= val)
{ pnew->next = pbeg; pbeg = pnew; }
else if (pend->value < val)
{ pend->next = pnew; pend = pnew; }
else
{
ListElem *prev=pbeg, *pnex=pbeg->next;
while (pnex->value < val)
{ prev = pnex; pnex = pnex->next; }
prev->next = pnew; pnew->next = pnex;
}
}
Слайд 34

Поиск элемента в упорядоченном списке ListElem* SortedList::find_elem(int keyval) { ListElem *pcur

Поиск элемента в упорядоченном списке

ListElem* SortedList::find_elem(int keyval)
{
ListElem *pcur = pbeg;

while (pcur && pcur->value < keyval)
pcur = pcur->next;
if (pcur && pcur->value == keyval)
return pcur;
return NULL;
}
Слайд 35

Поиск значения в упорядоченном списке int SortedList::find(int keyval) { ListElem *ptr

Поиск значения в упорядоченном списке

int SortedList::find(int keyval)
{
ListElem *ptr = find_elem(keyval);

if (!ptr) return -1;
return ptr->value;
}
Слайд 36

Идея слияния двух упорядоченных списков Слияние двух упорядоченных списков A (текущего)

Идея слияния двух упорядоченных списков

Слияние двух упорядоченных списков A (текущего) и

B можно проводить, строя дополнительный упорядоченный список C. При этом не нужно создавать новых элементов: надо извлекать начальные элементы либо из A, либо из B, и переносить их в конец C.
После заполнения C списки A и B будут пустыми. Если необходимо, чтобы объединенный список хранился в A, необходимо просто перенести туда значения pbeg и pend из C, а затем очистить эти поля в C (это необходимо, чтобы при работе деструктора C не удалялись элементы списка).
Слайд 37

Извлечение начального элемента Private-метод извлечения начального элемента и возврата его адреса:

Извлечение начального элемента

Private-метод извлечения начального элемента и возврата его адреса:
ListElem *SortedList::pop_front()


{
if (!pbeg) return NULL;
ListElem *ptr = pbeg;
pbeg = pbeg->next;
if (!pbeg) pend = NULL;
return ptr;
}
Слайд 38

Добавление элемента в конец списка Private-метод добавления элемента, заданного адресом, в

Добавление элемента в конец списка

Private-метод добавления элемента, заданного адресом, в конец

списка:
void SortedList::push_back(ListElem *ptr)
{
ptr->next = NULL;
if (!pbeg) pbeg = pend = ptr;
else
{ pend->next = ptr; pend = ptr; }
}
Слайд 39

Слияние двух упорядоченных списков void SortedList::merge(SortedList& B) { if (!B.pbeg) return;

Слияние двух упорядоченных списков

void SortedList::merge(SortedList& B) {
if (!B.pbeg) return;
if

(!pbeg){
pbeg = B.pbeg; pend = B.pend;
B.pbeg = B.pend = NULL;
}
else
{ SortedList C; ListElem *ptr;
while (pbeg || B.pbeg) {
if (!B.pbeg) ptr = pop_front();
else if (!pbeg) ptr = B.pop_front();
else if (pbeg->value <= (B.pbeg)->value)
ptr = pop_front();
else ptr = B.pop_front();
C.push_back(ptr);
}
pbeg = C.pbeg; pend = C.pend;
C.pbeg = C.pend = NULL;
}
}
- Предыдущая
Основы программирования. Анализ трудоемкости алгоритмов
Следующая -
Основы программирования. Простые алгоритмы поиска и сортировки

Похожие презентации

ВКР: Реконструкция трансформаторной подстанции
Парные согласные - презентация для начальной школы
Презентация "Секреты мозаики" - скачать презентации по МХК
Формирование приверженности персонала крупной компании
Загадки по ПДД
Кинематика
Крым - 2019. Программа "Альпинисты"
Культура Древнего Рима Мировая художественная культура Урок-презентация Васильева О.Н. Ломовская СОШ Дюдьково 2009
Проектирование локальной вычислительной сети для магазина-склада
УЧЕТ РАСХОДОВ ПО СТРОИТЕЛЬНЫМ МАШИНАМ И МЕХАНИЗМАМ
Презентация на тему "Развитие креативных способностей младших школьников средствами творческих заданий в учебном процессе"
Бронхолитики
Нормативно-правовая база образования детей с ОВЗ Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная
Русские игрушки
Атлас ангиографий
Самостоятельное изучение
Культура Японии
Проектирование внутримашинного информационного обеспечения ИС
Яркие новогодние идеи праздничного декора
Cegła
Гидроплазма Water For Life
Презентация Распределительно-логистический центр в системе реализации процесса товародвижения
Опухоли желудка
Александр Сергеевич Пушкин в Симбирске
Презентация на тему "Расулова А.А. Слова-Иностранцы" - скачать презентации по Педагогике
Греческая мифология в картинах А. Фанталова
Понятие и виды таможенных пошлин
Презентация на тему "Как избежать умственных перегрузок в процессе обучения?" - скачать презентации по Педагогике
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть