Menu

Struktura danych listy podwójnie połączonych w C ++ z ilustracjami

  • Główny
  • Inny
  • Struktura danych listy podwójnie połączonych w C ++ z ilustracjami

doubly linked list data structure c with illustration

Wypróbuj Nasz Instrument Do Eliminowania Problemów

Szczegółowy samouczek dotyczący listy podwójnie połączonej.

Lista podwójnie połączona jest odmianą listy połączonej pojedynczo. Zdajemy sobie sprawę, że pojedynczo połączona lista jest zbiorem węzłów, przy czym każdy węzeł ma część danych i wskaźnik wskazujący na następny węzeł.

Lista podwójnie połączona jest również zbiorem węzłów. Każdy węzeł składa się z części danych i dwóch wskaźników. Jeden wskaźnik wskazuje na poprzedni węzeł, a drugi wskaźnik na następny węzeł.

=> Sprawdź szczegółowe samouczki szkoleniowe C ++ tutaj.

PODWÓJNIE POWIĄZANA LISTA

Czego się nauczysz:

Podwójnie połączony w C ++

Podobnie jak w przypadku listy pojedynczo połączonej, lista podwójnie połączona ma również głowę i ogon. Poprzedni wskaźnik głowy jest ustawiony na NULL, ponieważ jest to pierwszy węzeł. Następny wskaźnik węzła końcowego jest ustawiony na NULL, ponieważ jest to ostatni węzeł.

Podstawowy układ podwójnie połączonej listy przedstawiono na poniższym schemacie.

Podstawowy układ podwójnie połączonej listy

Na powyższym rysunku widzimy, że każdy węzeł ma dwa wskaźniki, jeden wskazujący na poprzedni węzeł, a drugi wskazujący na następny węzeł. Tylko pierwszy węzeł (głowa) ma poprzedni węzeł ustawiony na zero, a ostatni węzeł (koniec) ma następny wskaźnik ustawiony na zero.

Ponieważ podwójnie połączona lista zawiera dwa wskaźniki, tj. Poprzedni i następny, możemy przechodzić przez nią w kierunkach do przodu i do tyłu. Jest to główna zaleta listy podwójnie połączonej w porównaniu z listą pojedynczo połączoną.

pytania i odpowiedzi w Centrum jakości HP

Deklaracja

W deklaracji w stylu C węzeł podwójnie połączonej listy jest reprezentowany w następujący sposób:

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

Oprócz powyższej deklaracji możemy również przedstawić węzeł na podwójnie połączonej liście jako klasę w C ++. Lista podwójnie połączona jest reprezentowana jako klasa, gdy używamy STL w C ++. Listę podwójnie połączoną możemy również zaimplementować za pomocą klasy w Javie.

Podstawowe operacje

Poniżej przedstawiono niektóre operacje, które możemy wykonać na podwójnie połączonej liście.

Wprowadzenie

Operacja wstawiania podwójnie połączonej listy powoduje wstawienie nowego węzła na połączonej liście. W zależności od pozycji, w której ma zostać wstawiony nowy węzeł, możemy wykonać następujące operacje wstawiania.

  • Wstawka z przodu - Wstawia nowy węzeł jako pierwszy węzeł.
  • Wstawianie na końcu - Wstawia nowy węzeł na końcu jako ostatni węzeł.
  • Wstawienie przed węzłem - Mając węzeł, wstawia nowy węzeł przed tym węzłem.
  • Wstawienie za węzłem - Mając węzeł, wstawia nowy węzeł po tym węźle.

Usunięcie

Operacja usunięcia usuwa węzeł z określonej pozycji na podwójnie połączonej liście.

  • Usunięcie pierwszego węzła - Usuwa pierwszy węzeł z listy
  • Usunięcie ostatniego węzła - Usuwa ostatni węzeł z listy.
  • Usunięcie węzła na podstawie danych - Biorąc pod uwagę dane, operacja dopasowuje dane do danych węzła na połączonej liście i usuwa ten węzeł.

Traversal

Przechodzenie to technika odwiedzania każdego węzła na połączonej liście. Na liście podwójnie połączonej mamy dwa rodzaje przechodzenia, ponieważ na liście podwójnie połączonej mamy dwa wskaźniki o różnych kierunkach.

  • Przechodzenie do przodu - Przemieszczanie jest wykonywane przy użyciu następnego wskaźnika, który jest skierowany do przodu.
  • Przechodzenie do tyłu - Przechodzenie jest wykonywane przy użyciu poprzedniego wskaźnika, który jest kierunkiem wstecz.

Odwrócić

Ta operacja odwraca węzły na liście podwójnie połączonej, tak że pierwszy węzeł staje się ostatnim węzłem, a ostatni węzeł pierwszym węzłem.

Szukaj

Operacja wyszukiwania na liście podwójnie połączonej służy do wyszukiwania określonego węzła na liście połączonej. W tym celu musimy przeglądać listę, aż zostaną znalezione pasujące dane.

Wprowadzenie

Wstaw węzeł z przodu

Wstaw węzeł z przodu

Wstawienie nowego węzła na początku listy pokazano powyżej. Jak widać, poprzedni nowy węzeł N jest ustawiony na zero. Head wskazuje na nowy węzeł. Następny wskaźnik N wskazuje teraz na N1, a poprzedni wskaźnik N1, który wcześniej wskazywał na Null, teraz wskazuje na N.

Wstaw węzeł na końcu

Wstaw węzeł na końcu

Wstawienie węzła na końcu podwójnie połączonej listy uzyskuje się przez wskazanie następnego wskaźnika nowego węzła N na zero. Poprzedni wskaźnik N jest skierowany na N5. Wskaźnik „Następny” N5 jest skierowany na N.

Wstaw węzeł przed / za danym węzłem

Wstaw węzeł przed podanym węzłem

Jak pokazano na powyższym diagramie, kiedy musimy dodać węzeł przed lub za określonym węzłem, zmieniamy poprzednie i następne wskaźniki węzłów przed i po, aby odpowiednio wskazywały na nowy węzeł. Ponadto nowe wskaźniki węzłów są odpowiednio wskazywane na istniejące węzły.

Poniższy program w C ++ demonstruje wszystkie powyższe metody wstawiania węzłów na podwójnie połączonej liście.

#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

Wynik:

Lista podwójnie połączona jest następująca:

1020304050NULL

Powyższy program tworzy podwójnie połączoną listę, wstawiając węzły za pomocą trzech metod wstawiania, tj. Wstawiając węzeł z przodu, wstawiając węzeł na końcu i wstawiając węzeł za danym węzłem.

Następnie pokazujemy tę samą operację, co implementacja 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); } }

Wynik:

Utworzona lista podwójnie połączona jest następująca:

najlepsze oprogramowanie do tworzenia gier dla początkujących

1020304050null

Usunięcie

Węzeł można usunąć z podwójnie połączonej listy z dowolnej pozycji, np. Z przodu, z końca lub z dowolnej innej pozycji lub danych.

Podczas usuwania węzła z podwójnie połączonej listy, najpierw zmieniamy położenie wskaźnika wskazującego na ten konkretny węzeł, tak aby poprzednie i następne węzły nie miały żadnego połączenia z węzłem do usunięcia. Następnie możemy łatwo usunąć węzeł.

Rozważmy następującą podwójnie połączoną listę z trzema węzłami A, B, C. Rozważmy, że musimy usunąć węzeł B.

podwójnie połączona lista z trzema węzłami A, B, C

Jak pokazano w powyższej serii diagramów, wykazaliśmy usunięcie węzła B z podanej połączonej listy. Sekwencja operacji pozostaje taka sama, nawet jeśli węzeł jest pierwszy lub ostatni. Jedyną ostrożnością, jaką należy zachować, jest to, że jeśli w przypadku usunięcia pierwszego węzła poprzedni wskaźnik drugiego węzła zostanie ustawiony na wartość null.

Podobnie, gdy ostatni węzeł zostanie usunięty, następny wskaźnik poprzedniego węzła zostanie ustawiony na null. Jeśli między węzłami zostaną usunięte, sekwencja będzie taka jak powyżej.

Wychodzimy z programu, aby usunąć węzeł z podwójnie połączonej listy. Zauważ, że implementacja będzie na liniach implementacji wstawiania.

Odwróć listę podwójnie połączoną

Odwracanie listy podwójnie połączonej jest ważną operacją. W tym celu po prostu zamieniamy poprzednie i następne wskaźniki wszystkich węzłów, a także zamieniamy wskaźniki głowy i ogona.

Poniżej znajduje się lista podwójnie połączona:

Odwróć listę podwójnie połączoną

Następująca implementacja w C ++ pokazuje odwróconą listę podwójnie połączoną.

#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; }

Wynik:

Oryginalna lista podwójnie połączona:

1 2 3 4 5

Odwróć listę podwójnie połączoną:

5 4 3 2 1

Tutaj zamieniamy lewy i prawy wskaźnik i przesuwamy je do siebie, aż się spotkają lub skrzyżują. Następnie zamieniany jest pierwszy i ostatni węzeł.

Następnym programem jest implementacja Java do odwracania podwójnie połączonej listy. W tym programie używamy również zamiany węzłów lewego i prawego, tak jak to zrobiliśmy w naszym poprzednim programie.

// 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); } }

Wynik:

Oryginalna lista podwójnie połączona:

1 2 3 4 5

Odwrócona lista podwójnie połączona:

5 4 3 2 1

Zalety / wady w porównaniu z listą pojedynczo połączoną

Omówmy niektóre zalety i wady podwójnie połączonej listy w porównaniu z pojedynczo połączoną listą.

Zalety:

  • Lista podwójnie połączona może być przeglądana zarówno w kierunku do przodu, jak i do tyłu, w przeciwieństwie do listy pojedynczo połączonej, którą można przeglądać tylko w kierunku do przodu.
  • Operacja usuwania na liście podwójnie połączonej jest bardziej wydajna w porównaniu z listą pojedynczą, gdy podany jest dany węzeł. W przypadku listy pojedynczo połączonej, ponieważ potrzebujemy poprzedniego węzła, aby usunąć dany węzeł, czasami musimy przejść przez listę, aby znaleźć poprzedni węzeł. To uderza w wydajność.
  • Operację wstawiania można łatwo wykonać na liście podwójnie połączonej w porównaniu z listą pojedynczo połączoną.

Niedogodności:

  • Ponieważ lista podwójnie połączona zawiera jeszcze jeden dodatkowy wskaźnik, tj. Poprzednią, miejsce w pamięci zajmowane przez listę podwójnie połączoną jest większe w porównaniu z listą pojedynczo połączoną.
  • Ponieważ istnieją dwa wskaźniki, tj. Poprzedni i następny, wszystkie operacje wykonywane na podwójnie połączonej liście muszą zająć się tymi wskaźnikami i utrzymywać je, powodując wąskie gardło wydajności.

Zastosowania listy podwójnie połączonej

Lista podwójnie połączona może być stosowana w różnych rzeczywistych scenariuszach i aplikacjach, jak omówiono poniżej.

  • Talia kart w grze to klasyczny przykład podwójnie połączonej listy. Biorąc pod uwagę, że każda karta w talii ma poprzednią i następną kartę ułożoną sekwencyjnie, tę talię kart można łatwo przedstawić za pomocą podwójnie połączonej listy.
  • Historia przeglądarki / pamięć podręczna - pamięć podręczna przeglądarki zawiera zbiór adresów URL i można po niej nawigować za pomocą przycisków do przodu i do tyłu, to kolejny dobry przykład, który można przedstawić jako listę podwójnie połączoną.
  • Ostatnio używane (MRU) można również przedstawić jako listę podwójnie połączoną.
  • Inne struktury danych, takie jak stosy, tablica skrótów, drzewo binarne mogą być również konstruowane lub programowane przy użyciu podwójnie połączonej listy.

Wniosek

Lista podwójnie połączona jest odmianą listy połączonej pojedynczo. Różni się od listy pojedynczo połączonej tym, że każdy węzeł zawiera dodatkowy wskaźnik do poprzedniego węzła wraz z następnym wskaźnikiem.

Obecność dodatkowego wskaźnika ułatwia operacje wstawiania i usuwania na podwójnie połączonej liście, ale jednocześnie wymaga dodatkowej pamięci do przechowywania tych dodatkowych wskaźników.

Jak już wspomniano, podwójnie połączona lista ma różne zastosowania w scenariuszach czasu rzeczywistego, takich jak pamięć podręczna przeglądarki, MRU itp. Możemy również reprezentować inne struktury danych, takie jak drzewa, tabele skrótów itp., Używając listy podwójnie połączonej.

W następnym samouczku dowiemy się więcej o liście połączonej cyklicznie.

=> Przeczytaj popularne serie szkoleń C ++ tutaj.

rekomendowane lektury

^