Программирование на языке С - 2. Организация списков и их обработка

2. Организация списков и их обработка

2.1. Линейные списки

2.1.1. Методы организации и хранения линейных списков

Линейный список - это конечная последовательность однотипных элементов (узлов), возможно, с повторениями. Количество элементов в последовательности называется длиной списка, причем длина в процессе работы программы может изменяться. 

Линейный список F, состоящий из элементов D1,D2,...,Dn, записывают в виде последовательности значений заключенной в угловые скобки F=, или представляют графически (см.рис.12).

  D1  

  D2  

  D3  

  Dn  

Например, F1=<2,3,1>,F2=<7,7,7,2,1,12>, F3=<>. Длина списков F1, F2, F3 равна соответственно 3,6,0.

При работе со списками на практике чаще всего приходится выполнять следующие операции:

- найти элемент с заданным свойством;

- определить первый элемент в линейном списке;

- вставить дополнительный элемент до или после указанного узла;

- исключить определенный элемент из списка;

- упорядочить узлы линейного списка в определенном порядке.

В реальных языках программирования нет какой-либо структуры данных для представления линейного списка так, чтобы все указанные операции над ним выполнялись в одинаковой степени эффективно. Поэтому при работе с линейными списками важным является представление используемых в программе линейных списков таким образом, чтобы была обеспечена максимальная эффективность и по времени выполнения программы, и по объему требуемой памяти.

Методы хранения линейных списков разделяются на методы последовательного и связанного хранения. Рассмотрим простейшие варианты этих методов для списка с целыми значениями F=<7,10>.

При последовательном хранении элементы линейного списка размещаются в массиве d фиксированных размеров, например, 100, и длина списка указывается в переменной l, т.е. в программе необходимо иметь объявления вида

              float d[100];   int l;

Размер массива 100 ограничивает максимальные размеры линейного списка. Список F в массиве d формируется так:

               d[0]=7; d[1]=10; l=2;

Полученный список хранится в памяти согласно схеме на рис.13.

  l:  

  2   

  d:  

  7   

  10  

  ... 

 [0]  

 [1]  

 [2]  

 [3]  

 [98] 

 [99] 

При связанном хранении в качестве элементов хранения используются структуры, связанные по одной из компонент в цепочку, на начало которой (первую структуру) указывает указатель dl. Структура образующая элемент хранения, должна кроме соответствующего элемента списка содержать и указатель на соседний элемент хранения.

Описание структуры и указателя в этом случае может имееть вид:

       typedef struct snd   /* структура элемента хранения   */
       { float  val;        /* элемент списка                */
        struct snd *n ;     /* указатель на элемент хранения */
       } DL;
       DL *p;               /* указатель текущего элемента   */
       DL *dl;              /* указатель на начало списка    */

Для выделения памяти под элементы хранения необходимо пользоваться функцией malloc(sizeof(DL)) или calloc(l,sizeof(DL)). Формирование списка в связанном хранении может осуществляется операторами:

       p=malloc(sizeof(DL));
       p->val=10;   p->n=NULL;
       dl=malloc(sizeof(DL));
       dl->val=7;   dl->n=p;

В последнем элементе хранения (конец списка) указатель на соседний элемент имеет значение NULL.