Динамические структуры данных: однонаправленные и двунаправленные списки

Вставка элемента в однонаправленный список

В динамические структуры легко добавлять элементы, так как для этого достаточно изменить значения адресных полей. Вставка первого и последующих элементов списка отличаются друг от друга. Поэтому в функции, реализующей данную операцию, сначала осуществляется проверка, на какое место вставляется элемент. Далее реализуется соответствующий алгоритм добавления ( рис. 29.2).

Рис. 29.2. Вставка элемента в однонаправленный список

/*вставка элемента с заданным номером в однонаправленный список*/
Single_List* Insert_Item_Single_List(Single_List* Head, 
      int Number, int DataItem){ 
  Number--;
  Single_List *NewItem=new(Single_List);
  NewItem->Data=DataItem; 
  NewItem->Next = NULL;
  if (Head == NULL) {//список пуст
    Head = NewItem;//создаем первый элемент списка
  }
  else {//список не пуст
    Single_List *Current=Head;
    for(int i=1; i < Number && Current->Next!=NULL; i++)
    Current=Current->Next;
    if (Number == 0){
    //вставляем новый элемент на первое место
      NewItem->Next = Head;
      Head = NewItem;
    }
    else {//вставляем новый элемент на непервое место
      if (Current->Next != NULL) 
      	NewItem->Next = Current->Next;
      Current->Next = NewItem;
    }
  }
  return Head; 
}

Удаление элемента из однонаправленного списка

Из динамических структур можно удалять элементы, так как для этого достаточно изменить значения адресных полей. Операция удаления элемента однонаправленного списка осуществляет удаление элемента, на который установлен указатель текущего элемента. После удаления указатель текущего элемента устанавливается на предшествующий элемент списка или на новое начало списка, если удаляется первый.

Алгоритмы удаления первого и последующих элементов списка отличаются друг от друга. Поэтому в функции, реализующей данную операцию, осуществляется проверка, какой элемент удаляется. Далее реализуется соответствующий алгоритм удаления ( рис. 29.3).

Рис. 29.3. Удаление элемента из однонаправленного списка

/*удаление элемента с заданным номером из однонаправленного списка*/
Single_List* Delete_Item_Single_List(Single_List* Head, 
      int Number){
  Single_List *ptr;//вспомогательный указатель
  Single_List *Current = Head;
  for (int i = 1; i < Number && Current != NULL; i++)
    Current = Current->Next;
  if (Current != NULL){//проверка на корректность
    if (Current == Head){//удаляем первый элемент
      Head = Head->Next;
      delete(Current);
      Current = Head;
    }
    else {//удаляем непервый элемент
      ptr = Head;
      while (ptr->Next != Current)
        ptr = ptr->Next; 
      ptr->Next = Current->Next;
      delete(Current);
      Current=ptr;
    }
  }
  return Head;
}

Поиск элемента в однонаправленном списке

Операция поиска элемента в списке заключается в последовательном просмотре всех элементов списка до тех пор, пока текущий элемент не будет содержать заданное значение или пока не будет достигнут конец списка. В последнем случае фиксируется отсутствие искомого элемента в списке (функция принимает значение false ).

//поиск элемента в однонаправленном списке
bool Find_Item_Single_List(Single_List* Head, int DataItem){
  Single_List *ptr; //вспомогательным указатель
  ptr = Head;
  while (ptr != NULL){//пока не конец списка
    if (DataItem == ptr->Data) return true; 
    else ptr = ptr->Next;
  }
  return false;
}

Удаление однонаправленного списка

Операция удаления списка заключается в освобождении динамической памяти. Для данной операции организуется функция, в которой нужно переставлять указатель на следующий элемент списка до тех пор, пока указатель не станет равен NULL, то есть не будет достигнут конец списка. Реализуем рекурсивную функцию.

/*освобождение памяти, выделенной под однонаправленный список*/
void Delete_Single_List(Single_List* Head){
  if (Head != NULL){
    Delete_Single_List(Head->Next);
    delete Head;
  }
}

Таким образом, однонаправленный список имеет только один указатель в каждом элементе. Это позволяет минимизировать расход памяти на организацию такого списка. Одновременно это позволяет осуществлять переходы между элементами только в одном направлении, что зачастую увеличивает время, затрачиваемое на обработку списка. Например, для перехода к предыдущему элементу необходимо осуществить просмотр списка с начала до элемента, указатель которого установлен на текущий элемент.