Menu

Štruktúra dát dvojnásobne prepojeného zoznamu v C ++ s ilustráciou

  • Hlavná
  • Iné
  • Štruktúra dát dvojnásobne prepojeného zoznamu v C ++ s ilustráciou

doubly linked list data structure c with illustration

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov

Podrobný výukový program o zozname, ktorý sa pravdepodobne spája.

Zoznam, ktorý je dvakrát prepojený, je variáciou jednotlivo prepojeného zoznamu. Sme si vedomí, že jednotlivo prepojený zoznam je kolekcia uzlov, pričom každý uzol má dátovú časť a ukazovateľ smerujúci na ďalší uzol.

Dvojnásobne prepojený zoznam je tiež kolekciou uzlov. Každý uzol sa tu skladá z dátovej časti a dvoch ukazovateľov. Jeden ukazovateľ smeruje na predchádzajúci uzol, zatiaľ čo druhý ukazovateľ smeruje na ďalší uzol.

=> Tu si pozrite podrobné výukové návody C ++.

DVOJNÁSOBNE SPOJENÝ ZOZNAM

Čo sa dozviete:

Dvojnásobne prepojené v C ++

Rovnako ako v jednotlivo prepojenom zozname, aj dvojnásobne prepojený zoznam má hlavu a chvost. Predchádzajúci ukazovateľ hlavy je nastavený na hodnotu NULL, pretože toto je prvý uzol. Nasledujúci ukazovateľ koncového uzla je nastavený na hodnotu NULL, pretože ide o posledný uzol.

Na nasledujúcom diagrame je zobrazené základné usporiadanie dvojnásobne prepojeného zoznamu.

Základné usporiadanie dvojnásobne prepojeného zoznamu

Na vyššie uvedenom obrázku vidíme, že každý uzol má dva ukazovatele, jeden smerujúci na predchádzajúci uzol a druhý smerujúci na ďalší uzol. Iba prvý uzol (hlava) má svoj predchádzajúci uzol nastavený na nulu a posledný uzol (chvost) má svoj ďalší ukazovateľ nastavený na hodnotu null.

Pretože dvojnásobne prepojený zoznam obsahuje dva ukazovatele, t. J. Predchádzajúci a nasledujúci, môžeme ho prechádzať do smerov dopredu a dozadu. Toto je hlavná výhoda dvojnásobne prepojeného zoznamu oproti jednotlivo prepojenému zoznamu.

otvorte súbor apk v systéme Windows

Vyhlásenie

V deklarácii v štýle C je uzol dvojnásobne prepojeného zoznamu znázornený takto:

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

Okrem vyššie uvedenej deklarácie môžeme tiež reprezentovať uzol v zozname, ktorý je dvojnásobne prepojený, ako triedu v C ++. Dvojnásobne prepojený zoznam je reprezentovaný ako trieda, keď používame STL v C ++. Môžeme implementovať dvojnásobne prepojený zoznam pomocou triedy aj v Jave.

Základné operácie

Nasleduje niekoľko operácií, ktoré môžeme vykonať v zozname, ktorý je dvojnásobne prepojený.

Vloženie

Operácia vloženia dvojnásobne prepojeného zoznamu vloží nový uzol do prepojeného zoznamu. V závislosti od polohy, kam sa má vložiť nový uzol, môžeme mať nasledujúce operácie vkladania.

  • Vloženie spredu - Vloží nový uzol ako prvý uzol.
  • Vloženie na koniec - Vloží nový uzol na koniec ako posledný uzol.
  • Vloženie pred uzol - Daný uzol vloží nový uzol pred tento uzol.
  • Vloženie za uzol - Daný uzol vloží nový uzol za tento uzol.

Vymazanie

Operácia odstránenia vymaže uzol z danej pozície v zozname, ktorý je dvojnásobne prepojený.

  • Vymazanie prvého uzla - Vymaže prvý uzol v zozname
  • Vymazanie posledného uzla - Vymaže posledný uzol v zozname.
  • Vymazanie uzla s údajmi - Vzhľadom na údaje operácia porovná údaje s údajmi uzla v prepojenom zozname a vymaže daný uzol.

Traverz

Traversal je technika návštevy každého uzla v prepojenom zozname. V zozname s dvojnásobným prepojením máme dva typy priechodov, pretože v zozname s dvojitým prepojením máme dva ukazovatele s rôznymi smermi.

  • Vpred traverz - Posuv sa vykonáva pomocou nasledujúceho ukazovateľa, ktorý je v smere dopredu.
  • Prechod dozadu - Posuv sa vykonáva pomocou predchádzajúceho ukazovateľa, ktorým je smer dozadu.

Obrátiť

Táto operácia obráti uzly v zozname dvojnásobne prepojených, takže prvý uzol sa stane posledným uzlom, zatiaľ čo posledný uzol sa stane prvým uzlom.

Vyhľadávanie

Operácia vyhľadávania v dvojnásobne prepojenom zozname sa používa na vyhľadanie konkrétneho uzla v prepojenom zozname. Z tohto dôvodu musíme v zozname prechádzať, kým sa nenájdu zodpovedajúce údaje.

Vloženie

Vložte uzol spredu

Vložte uzol spredu

Vloženie nového uzla na začiatok zoznamu je zobrazené vyššie. Ako je vidieť, predchádzajúci nový uzol N je nastavený na hodnotu null. Head ukazuje na nový uzol. Nasledujúci ukazovateľ N teraz ukazuje na N1 a predchádzajúci N1, ktorý predtým ukazoval na Null, teraz ukazuje na N.

Vložte uzol na koniec

Vložte uzol na koniec

Vloženie uzla na koniec dvojnásobne prepojeného zoznamu sa dosiahne nasmerovaním nasledujúceho ukazovateľa nového uzla N na nulu. Predchádzajúci ukazovateľ N smeruje k N5. Ukazovateľ „Ďalej“ na N5 ukazuje na N.

Vložte uzol pred / za daný uzol

Vložte uzol pred-za daný uzol

Ako je znázornené na vyššie uvedenom diagrame, keď musíme pridať uzol pred alebo za konkrétny uzol, zmeníme predchádzajúci a nasledujúci ukazovateľ pred a za uzlom tak, aby zodpovedajúcim spôsobom ukazoval na nový uzol. Nové ukazovatele uzlov sú tiež primerane nasmerované na existujúce uzly.

Nasledujúci program C ++ demonštruje všetky vyššie uvedené spôsoby vkladania uzlov do dvojnásobne prepojeného zoznamu.

#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

Výkon:

Zoznam, ktorý je dvojnásobne prepojený, je nasledujúci:

1020304050NULL

Vyššie uvedený program vytvára dvojnásobne prepojený zoznam vložením uzlov pomocou troch spôsobov vkladania, t. J. Vložením uzla spredu, vložením uzla na koniec a vložením uzla za daný uzol.

Ďalej demonštrujeme rovnakú operáciu ako implementácia 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); } }

Výkon:

Vytvorený zoznam s dvojnásobným prepojením:

otázky a odpovede z databázového rozhovoru pdf

1020304050null

Vymazanie

Uzol je možné vymazať z dvojnásobne prepojeného zoznamu z ktorejkoľvek polohy, napríklad spredu, konca alebo z akejkoľvek inej danej polohy alebo z daných údajov.

Pri odstraňovaní uzla zo zoznamu, ktorý je dvojnásobne prepojený, najskôr premiestnime ukazovateľ smerujúci na tento konkrétny uzol, aby predchádzajúci a nasledujúci uzol nemali žiadne spojenie s uzlom, ktorý sa má vymazať. Potom môžeme uzol ľahko odstrániť.

Zvážte nasledujúci dvojnásobne prepojený zoznam s tromi uzlami A, B, C. Zvážme, že musíme vymazať uzol B.

dvojnásobne prepojený zoznam s tromi uzlami A, B, C

Ako je uvedené v predchádzajúcej sérii diagramu, demonštrovali sme vymazanie uzla B z daného prepojeného zoznamu. Postupnosť operácie zostáva rovnaká, aj keď je uzol prvý alebo posledný. Jediné, čo by ste mali venovať, je to, že ak v prípade odstránenia prvého uzla bude predchádzajúci ukazovateľ druhého uzla nastavený na hodnotu null.

Podobne, keď sa vymaže posledný uzol, ďalší ukazovateľ predchádzajúceho uzla sa nastaví na hodnotu null. Ak sa medzi uzlami vymažú, bude postupnosť rovnaká ako vyššie.

Opustíme program na odstránenie uzla zo zoznamu, ktorý je dvojnásobne prepojený. Upozorňujeme, že implementácia bude na riadkoch implementácie vloženia.

Reverzný dvojnásobne prepojený zoznam

Obrátenie dvojnásobne prepojeného zoznamu je dôležitá operácia. V tomto jednoducho zameníme predchádzajúci a nasledujúci ukazovateľ všetkých uzlov a tiež zameníme ukazovatele hlavy a chvosta.

Nižšie je uvedený dvojnásobne prepojený zoznam:

Obrátiť dvojnásobne prepojený zoznam

Nasledujúca implementácia v jazyku C ++ zobrazuje zoznam obrátených, dvojnásobne prepojených.

#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; }

Výkon:

Pôvodný dvojnásobne prepojený zoznam:

1 2 3 4 5

Obrátiť dvojnásobne prepojený zoznam:

5 4 3 2 1

Tu zameníme ľavý a pravý ukazovateľ a posúvame ich k sebe, až kým sa nestretnú alebo sa navzájom neprejdú. Potom sa zamení prvý a posledný uzol.

Ďalším programom je implementácia Java na obrátenie dvojnásobne prepojeného zoznamu. V tomto programe tiež využívame zámenu ľavého a pravého uzla, ako sme to robili v predchádzajúcom programe.

// 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); } }

Výkon:

Pôvodný dvojnásobne prepojený zoznam:

1 2 3 4 5

Obrátený dvojnásobne prepojený zoznam:

5 4 3 2 1

Výhody / nevýhody oproti jednotlivo prepojenému zoznamu

Poďme diskutovať o niektorých výhodách a nevýhodách dvojnásobne prepojeného zoznamu oproti jednotlivo prepojenému zoznamu.

Výhody:

  • Dvojnásobne prepojený zoznam je možné prechádzať v smere dopredu aj dozadu, na rozdiel od jednotlivo prepojeného zoznamu, v ktorom je možné prechádzať iba v smere dopredu.
  • Operácia mazania v dvojnásobne prepojenom zozname je efektívnejšia v porovnaní so samostatným zoznamom, keď je daný daný uzol. V jednotlivo prepojenom zozname, keďže na odstránenie daného uzla potrebujeme predchádzajúci uzol, niekedy musíme zoznam vyhľadať, aby sme našli predchádzajúci uzol. Toto zasahuje výkon.
  • Operáciu vloženia je možné ľahko vykonať v zozname, ktorý je dvojnásobne prepojený, v porovnaní s jednotlivo prepojeným zoznamom.

Nevýhody:

  • Pretože zoznam s dvojnásobným prepojením obsahuje ešte jeden ukazovateľ navyše, t. J. Predchádzajúci, pamäťový priestor, ktorý zaberá zoznam s dvojnásobným prepojením, je v porovnaní so zoznamom s jediným prepojením väčší.
  • Pretože sú prítomné dva ukazovatele, t. J. Predchádzajúci a nasledujúci, musia sa všetky operácie vykonávané na dvojnásobne prepojenom zozname o tieto ukazovatele starať a udržiavať ich, čo vedie k úzkemu miestu výkonu.

Aplikácie nepochybne prepojeného zoznamu

Zoznam, ktorý je dvojnásobne prepojený, je možné použiť v rôznych scenároch a aplikáciách z reálneho života, ako je uvedené nižšie.

  • Balíček kariet v hre je klasickým príkladom dvojnásobne prepojeného zoznamu. Vzhľadom na to, že každá karta v balíčku má predchádzajúcu kartu a nasledujúcu kartu usporiadané postupne, možno tento balíček kariet ľahko znázorniť pomocou dvojnásobne prepojeného zoznamu.
  • História / vyrovnávacia pamäť prehľadávača - Vyrovnávacia pamäť prehľadávača má zbierku adries URL a dá sa v ňom prechádzať pomocou tlačidiel dopredu a dozadu. Ďalším dobrým príkladom je dvojitý prepojený zoznam.
  • Najnovšie používané (MRU) môžu byť tiež predstavované ako zoznam, ktorý je dvakrát prepojený.
  • Ostatné dátové štruktúry ako Stacks, hash tabuľka, binárny strom môžu byť tiež konštruované alebo programované pomocou dvojnásobne prepojeného zoznamu.

Záver

Zoznam, ktorý je dvakrát prepojený, je variáciou jednotlivo prepojeného zoznamu. Líši sa od jednotlivo prepojeného zoznamu tým, že každý uzol obsahuje ďalší ukazovateľ na predchádzajúci uzol spolu s ďalším ukazovateľom.

Táto prítomnosť ďalšieho ukazovateľa uľahčuje operácie vkladania a odstraňovania na dvojnásobne prepojenom zozname, ale zároveň vyžaduje dodatočnú pamäť na uloženie týchto ďalších ukazovateľov.

Ako už bolo uvedené, zoznam s dvojnásobným prepojením má rôzne použitie v scenároch v reálnom čase, ako je vyrovnávacia pamäť prehliadača, MRU atď. Pomocou zoznamu s dvojitým prepojením môžeme tiež reprezentovať ďalšie dátové štruktúry, ako sú stromy, tabuľky hash atď.

V našom ďalšom návode sa dozvieme viac o zozname kruhových odkazov.

=> Prečítajte si populárnu sériu školení C ++ tu.

Odporúčané čítanie

^