Меню

Структура на данните от списъка с двойно свързване в C ++ с илюстрация

  • Основен
  • Други
  • Структура на данните от списъка с двойно свързване в C ++ с илюстрация

doubly linked list data structure c with illustration

Опитайте Нашия Инструмент За Премахване На Проблемите

Урок в дълбочина в двойно свързан списък.

Двойно свързаният списък е вариант на еднолично свързания списък. Наясно сме, че единично свързаният списък е колекция от възли, като всеки възел има част от данни и указател, сочещ към следващия възел.

Двойно свързан списък също е колекция от възли. Всеки възел тук се състои от част с данни и два указателя. Един указател сочи към предишния възел, докато вторият указател сочи към следващия възел.

=> Проверете тук уроците за задълбочено обучение за C ++.

ДВОЙНО СВЪРЗАН СПИСЪК

Какво ще научите:

Двойно свързан в C ++

Както в единично свързания списък, двойно свързаният списък също има глава и опашка. Предишният указател на главата е зададен на NULL, тъй като това е първият възел. Следващият указател на опашния възел е зададен на NULL, тъй като това е последният възел.

Основно оформление на двойно свързания списък е показано на диаграмата по-долу.

Основно оформление на двойно свързания списък

На горната фигура виждаме, че всеки възел има два указателя, единият сочи към предишния възел, а другият сочи към следващия възел. Само първият възел (глава) има предишния си възел, зададен за нула, а последният възел (опашка) има следващия указател, зададен за нула.

Тъй като двойно свързаният списък съдържа два указателя, т.е. предишен и следващ, можем да го прехвърлим в посоките напред и назад. Това е основното предимство на двойно свързания списък пред единично свързания списък.

какво приложение ви позволява да изтегляте видеоклипове в YouTube

Декларация

В декларация в стил С възел от двойно свързания списък е представен, както следва:

struct node { struct node *prev; int data; struct node *next; };

Освен горната декларация, можем да представим и възел в двойно свързания списък като клас в C ++. Двойно свързан списък е представен като клас, когато използваме STL в C ++. Можем да приложим двойно свързан списък, като използваме и клас в Java.

Основни операции

Следват някои от операциите, които можем да извършим в двойно свързан списък.

Вмъкване

Операцията за вмъкване на двойно свързания списък вмъква нов възел в свързания списък. В зависимост от позицията, където трябва да се вмъкне новия възел, можем да имаме следните операции за вмъкване.

  • Вмъкване отпред - Вмъква нов възел като първи възел.
  • Вмъкване в края - Вмъква нов възел в края като последен възел.
  • Вмъкване преди възел - Даден възел, вмъква нов възел преди този възел.
  • Вмъкване след възел - Даден възел, вмъква нов възел след този възел.

Изтриване

Операцията за изтриване изтрива възел от дадена позиция в двойно свързания списък.

  • Изтриване на първия възел - Изтрива първия възел в списъка
  • Изтриване на последния възел - Изтрива последния възел в списъка.
  • Изтриване на възел предвид данните - Като се имат предвид данните, операцията съвпада данните с данните на възела в свързания списък и изтрива този възел.

Обхождане

Обхождането е техника за посещение на всеки възел в свързания списък. В двойно свързан списък имаме два вида обхождания, тъй като имаме два указателя с различни посоки в двойно свързания списък.

  • Преминаване напред - Обхождането се извършва с помощта на следващия указател, който е в посока напред.
  • Обръщане назад - Обръщането се извършва с помощта на предишния указател, който е посоката назад.

Обратен

Тази операция обръща възлите в двойно свързания списък, така че първият възел става последният възел, докато последният възел става първият възел.

Търсене

Операцията за търсене в двойно свързания списък се използва за търсене на определен възел в свързания списък. За тази цел трябва да преминем през списъка, докато се намерят съответстващи данни.

Вмъкване

Поставете възел отпред

Поставете възел отпред

Вмъкването на нов възел в предната част на списъка е показано по-горе. Както се вижда, предишният нов възел N е настроен на нула. Главата сочи към новия възел. Следващият указател на N сега сочи към N1, а предишният от N1, който по-рано сочеше към Null, сега сочи към N.

Поставете възел в края

Поставете възел в края

Вмъкването на възел в края на двойно свързания списък се постига чрез насочване на следващия указател на нов възел N към нула. Предишният указател на N е насочен към N5. Указателят ‘Next’ на N5 е насочен към N.

Вмъкване на възел преди / след даден възел

Вмъкване на възел преди и след даден възел

Както е показано в горната диаграма, когато трябва да добавим възел преди или след определен възел, ние променяме предишния и следващия указател на преди и след възли, така че да насочим по подходящ начин към новия възел. Също така новите указатели на възли са насочени по подходящ начин към съществуващите възли.

Следващата програма C ++ демонстрира всички горепосочени методи за вмъкване на възли в двойно свързания списък.

#include using namespace std; // A doubly linked list node struct Node { int data; struct Node* next; struct Node* prev; }; //inserts node at the front of the list void insert_front(struct Node** head, int new_data) { //allocate memory for New node struct Node* newNode = new Node; //assign data to new node newNode->data = new_data; //new node is head and previous is null, since we are adding at the front newNode->next = (*head); newNode->prev = NULL; //previous of head is new node if ((*head) != NULL) (*head)->prev = newNode; //head points to new node (*head) = newNode; } /* Given a node as prev_node, insert a new node after the given node */ void insert_After(struct Node* prev_node, int new_data) { //check if prev node is null if (prev_node == NULL) { coutnext = prev_node->next; //set next of prev node to newnode prev_node->next = newNode; //now set prev of newnode to prev node newNode->prev = prev_node; //set prev of new node's next to newnode if (newNode->next != NULL) newNode->next->prev = newNode; } //insert a new node at the end of the list void insert_end(struct Node** head, int new_data) { //allocate memory for node struct Node* newNode = new Node; struct Node* last = *head; //set last node value to head //set data for new node newNode->data = new_data; //new node is the last node , so set next of new node to null newNode->next = NULL; //check if list is empty, if yes make new node the head of list if (*head == NULL) { newNode->prev = NULL; *head = newNode; return; } //otherwise traverse the list to go to last node while (last->next != NULL) last = last->next; //set next of last to new node last->next = newNode; //set last to prev of new node newNode->prev = last; return; } // This function prints contents of linked list starting from the given node void displayList(struct Node* node) { struct Node* last; while (node != NULL) { coutnext; } if(node == NULL) cout

Изход:

Двойно свързаният списък е както следва:

1020304050 NULL

Горната програма изгражда двойно свързан списък чрез вмъкване на възлите с помощта на три метода за вмъкване, т.е. въвеждане на възела отпред, въвеждане на възела в края и въвеждане на възела след дадения възел.

След това демонстрираме същата операция като изпълнението на Java.

// Java Class for Doubly Linked List class Doubly_linkedList { Node head; // list head /* Doubly Linked list Node*/ class Node { int data; Node prev; Node next; //create a new node using constructor Node(int d) { data = d; } } // insert a node at the front of the list public void insert_front(int new_data) { /* 1. allocate node * 2. put in the data */ Node new_Node = new Node(new_data); /* 3. Make next of new node as head and previous as NULL */ new_Node.next = head; new_Node.prev = null; /* 4. change prev of head node to new node */ if (head != null) head.prev = new_Node; /* 5. move the head to point to the new node */ head = new_Node; } //insert a node after the given prev node public void Insert_After(Node prev_Node, int new_data) { //check that prev node is not null if (prev_Node == null) { System.out.println('The previous node is required,it cannot be NULL '); return; } //allocate new node and set it to data Node newNode = new Node(new_data); //set next of newNode as next of prev node newNode.next = prev_Node.next; //set new node to next of prev node prev_Node.next = newNode; //set prev of newNode as prev node newNode.prev = prev_Node; //set prev of new node's next to newnode if (newNode.next != null) newNode.next.prev = newNode; } // Add a node at the end of the list void insert_end(int new_data) { //allocate the node and set the data Node newNode = new Node(new_data); Node last = head; //set last as the head //set next of new node to null since its the last node newNode.next = null; //set new node as head if the list is null if (head == null) { newNode.prev = null; head = newNode; return; } //if list is not null then traverse it till the last node and set last next to last while (last.next != null) last = last.next; last.next = newNode; //set last next to new node newNode.prev = last; //set last as prev of new node } // display the contents of linked list starting from the given node public void displaylist(Node node) { Node last = null; while (node != null) { System.out.print(node.data + ''); last = node; node = node.next; } if(node == null) System.out.print('null'); System.out.println(); } } class Main{ public static void main(String[] args) { /* Start with the empty list */ Doubly_linkedList dll = new Doubly_linkedList(); // Insert 40. dll.insert_end(40); // Insert 20 at the beginning. dll.insert_front(20); // Insert 10 at the beginning. dll.insert_front(10); // Insert 50 at the end. dll.insert_end(50); // Insert 30, after 20. dll.Insert_After(dll.head.next, 30); System.out.println('Doubly linked list created is as follows: '); dll.displaylist(dll.head); } }

Изход:

Създаденият двойно свързан списък е както следва:

какво може да отвори eps файл

1020304050 нула

Изтриване

Възел може да бъде изтрит от двойно свързан списък от всяка позиция като отпред, от края или от която и да е друга позиция или дадени данни.

Когато изтриваме възел от двойно свързания списък, първо преместваме указателя, сочещ към този конкретен възел, така че предишният и последващият възел да нямат връзка с възела, който трябва да бъде изтрит. След това можем лесно да изтрием възела.

Помислете за следния двойно свързан списък с три възли A, B, C. Нека помислим, че трябва да изтрием възела B.

двойно свързан списък с три възли A, B, C

Както е показано в горната серия на диаграмата, ние демонстрирахме изтриването на възел B от дадения свързан списък. Последователността на операцията остава същата, дори ако възелът е първи или последен. Единственото внимание, което трябва да се внимава, е, че в случай че първият възел бъде изтрит, предишният указател на втория възел ще бъде зададен като нула.

По същия начин, когато последният възел бъде изтрит, следващият указател на предишния възел ще бъде зададен като нула. Ако между възлите бъдат изтрити, последователността ще бъде както по-горе.

Оставяме програмата да изтрие възел от двойно свързан списък. Обърнете внимание, че изпълнението ще бъде на линиите на изпълнението за вмъкване.

Обратен списък с двойно свързване

Обръщането на двойно свързан списък е важна операция. В това ние просто разменяме предишния и следващия указател на всички възли, а също така разместваме указателите на главата и опашката.

Даден по-долу е двойно свързан списък:

Обратен двойно свързан списък

След изпълнението на C ++ е показан обратният двойно свързан списък.

#include using namespace std; //node declaration for doubly linked list struct Node { int data; struct Node *prev, *next; }; Node* newNode(int val) { Node* temp = new Node; temp->data = val; temp->prev = temp->next = nullptr; return temp; } void displayList(Node* head) { while (head->next != nullptr) { cout next; } cout next = *head; (*head)->prev = temp; (*head) = temp; } // reverse the doubly linked list void reverseList(Node** head) { Node* left = *head, * right = *head; // traverse entire list and set right next to right while (right->next != nullptr) right = right->next; //swap left and right data by moving them towards each other till they meet or cross while (left != right && left->prev != right) { // Swap left and right pointer data swap(left->data, right->data); // Advance left pointer left = left->next; // Advance right pointer right = right->prev; } } int main() { Node* headNode = newNode(5); insert(&headNode, 4); insert(&headNode, 3); insert(&headNode, 2); insert(&headNode, 1); cout << 'Original doubly linked list: ' << endl; displayList(headNode); cout << 'Reverse doubly linked list: ' << endl; reverseList(&headNode); displayList(headNode); return 0; }

Изход:

Оригинален двойно свързан списък:

1 2 3 4 5

Обратен двойно свързан списък:

5 4 3 2 1

Тук сменяме левия и десния указател и ги придвижваме един към друг, докато се срещнат или пресичат. След това първият и последният възел се разменят.

Следващата програма е изпълнението на Java за обръщане на двойно свързан списък. В тази програма също използваме размяната на ляв и десен възел, както направихме в предишната ни програма.

// Java Program to Reverse a doubly linked List using Data Swapping class Main{ static class Node { int data; Node prev, next; }; static Node newNode(int new_data) { Node temp = new Node(); temp.data = new_data; temp.prev = temp.next = null; return temp; } static void displayList(Node head) { while (head.next != null) { System.out.print(head.data+ ' '); head = head.next; } System.out.println( head.data ); } // Insert a new node at the head of the list static Node insert(Node head, int new_data) { Node temp = newNode(new_data); temp.next = head; (head).prev = temp; (head) = temp; return head; } // Function to reverse the list static Node reverseList(Node head) { Node left = head, right = head; // traverse the list, set right pointer to end of list while (right.next != null) right = right.next; // move left and right pointers and swap their data till they meet or cross each other while (left != right && left.prev != right) { // Swap data of left and right pointer int t = left.data; left.data = right.data; right.data = t; left = left.next; // Advance left pointer right = right.prev; // Advance right pointer } return head; } public static void main(String args[]) { Node headNode = newNode(5); headNode = insert(headNode, 4); headNode = insert(headNode, 3); headNode = insert(headNode, 2); headNode = insert(headNode, 1); System.out.println('Original doubly linked list:'); displayList(headNode); System.out.println('Reversed doubly linked list:'); headNode=reverseList(headNode); displayList(headNode); } }

Изход:

Оригинален двойно свързан списък:

1 2 3 4 5

Обърнат двойно свързан списък:

5 4 3 2 1

Предимства / недостатъци пред единно свързан списък

Нека обсъдим някои от предимствата и недостатъците на двойно свързания списък пред единично свързания списък.

Предимства:

  • Двойно свързаният списък може да бъде преместен както в посока напред, така и в посока назад, за разлика от единично свързан списък, който може да бъде преместен само в посока напред.
  • Операцията за изтриване в двойно свързан списък е по-ефективна в сравнение с единичен списък, когато е даден даден възел. В единично свързан списък, тъй като се нуждаем от предишен възел, за да изтрием дадения възел, понякога трябва да прекосим списъка, за да намерим предишния възел. Това удря изпълнението.
  • Операцията за вмъкване може да се направи лесно в двойно свързан списък в сравнение със списъка с единична връзка.

Недостатъци:

  • Тъй като двойно свързаният списък съдържа още един допълнителен указател, т.е. предишен, мястото на паметта, заето от двойно свързания списък, е по-голямо в сравнение с единично свързания списък.
  • Тъй като присъстват два указателя, т.е. предишни и следващи, всички операции, извършени в двойно свързания списък, трябва да се грижат за тези указатели и да ги поддържат, като по този начин се създава пречка за изпълнението.

Приложения на двойно свързан списък

Двойно свързан списък може да се приложи в различни сценарии и приложения от реалния живот, както е обсъдено по-долу.

  • Колода от карти в игра е класически пример за двойно свързан списък. Като се има предвид, че всяка карта в тесте има предишната и следващата карта, подредени последователно, тази колода от карти може лесно да бъде представена с помощта на двойно свързан списък.
  • История / кеш на браузъра - Кешът на браузъра има колекция от URL адреси и може да се навигира с помощта на бутоните напред и назад е друг добър пример, който може да бъде представен като двойно свързан списък.
  • Най-наскоро използваният (MRU) също може да бъде представен като двойно свързан списък.
  • Други структури от данни като стекове, хеш таблица, двоичното дърво също могат да бъдат конструирани или програмирани с помощта на двойно свързан списък.

Заключение

Двойно свързаният списък е вариант на еднолично свързания списък. Той се различава от единично свързания списък по това, че всеки възел съдържа допълнителен указател към предишния възел заедно със следващия указател.

Това присъствие на допълнителен указател улеснява операциите за вмъкване, изтриване в двойно свързания списък, но в същото време изисква допълнителна памет за съхраняване на тези допълнителни указатели.

Както вече беше обсъдено, двойно свързаният списък има различни приложения в сценарии в реално време, като кеш на браузъра, MRU и др. Можем да представим и други структури от данни като дървета, хеш таблици и др., Като използваме двойно свързан списък.

В следващия урок ще научим повече за списъка с кръгови връзки.

=> Прочетете Популярната серия за обучение на C ++ тук.

Препоръчително четене

^