Однонаправленные (односвязные) списки

Текст лекции.

Понятие списка хорошо известно из жизненных примеров: список студентов учебной группы, список призёров олимпиады, список (перечень) документов для представления в приёмную комиссию, список почтовой рассылки, список литературы для самостоятельного чтения и т.п.

Списком называется упорядоченное множество, состоящее из переменного числа элементов, к которым применимы операции включения, исключения. Список, отражающий отношения соседства между элементами, называется линейным.

Длина списка равна числу элементов, содержащихся в списке, список нулевой длины называется пустым списком. Списки представляют собой способ организации структуры данных, при которой элементы некоторого типа образуют цепочку. Для связывания элементов в списке используют систему указателей. В минимальном случае, любой элемент линейного списка имеет один указатель, который указывает на следующий элемент в списке или является пустым указателем, что интерпретируется как конец списка.

Структура, элементами которой служат записи с одним и тем же форматом, связанные друг с другом с помощью указателей, хранящихся в самих элементах, называют связанным списком. В связанном списке элементы линейно упорядочены, но порядок определяется не номерами, как в массиве, а указателями, входящими в состав элементов списка. Каждый список имеет особый элемент, называемый указателем начала списка (головой списка), который обычно по содержанию отличен от остальных элементов. В поле указателя последнего элемента списка находится специальный признак NULL, свидетельствующий о конце списка.

Линейные связные списки являются простейшими динамическими структурами данных. Из всего многообразия связанных списков можно выделить следующие основные:

· однонаправленные (односвязные) списки;

· двунаправленные (двусвязные) списки;

· циклические (кольцевые) списки.

В основном они отличаются видом взаимосвязи элементов и/или допустимыми операциями.

Наиболее простой динамической структурой является однонаправленный список, элементами которого служат объекты структурного типа.

Однонаправленный (односвязный) список – это структура данных, представляющая собой последовательность элементов, в каждом из которых хранится значение и указатель на следующий элемент списка (рис. 1). В последнем элементе указатель на следующий элемент равен NULL.

Рис. 1. Линейный однонаправленный список

Описание простейшего элемента такого списка выглядит следующим образом:

struct имя_типа {

информационное поле;

адресное поле;

};

где информационное поле – это поле любого, ранее объявленного или стандартного, типа;

адресное поле – это указатель на объект того же типа, что и определяемая структура, в него записывается адрес следующего элемента списка.

Например:

struct Node {

int key;//информационное поле

Node*next;//адресное поле

};

Информационных полей может быть несколько.

Например:

struct point {

char*name;//информационное поле

int age;//информационное поле

point*next;//адресное поле

};

Каждый элемент списка содержит ключ, который идентифицирует этот элемент. Ключ обычно бывает либо целым числом, либо строкой.

Основными операциями, осуществляемыми с однонаправленными списками, являются:

· создание списка;

· печать (просмотр) списка;

· вставка элемента в список;

· удаление элемента из списка;

· поиск элемента в списке

· проверка пустоты списка;

· удаление списка.

Особое внимание следует обратить на то, что при выполнении любых операций с линейным однонаправленным списком необходимо обеспечивать позиционирование какого-либо указателя на первый элемент. В противном случае часть или весь список будет недоступен.

Рассмотрим подробнее каждую из приведенных операций.

Для описания алгоритмов этих основных операций используется следующее объявления:

struct Single_List {//структура данных

int Data; //информационное поле

Single_List *Next; //адресное поле

};

. . . . . . . . . .

Single_List *Head; //указатель на первый элемент списка

. . . . . . . . . .

Single_List *Current;

//указатель на текущий элемент списка (при необходимости)