8. Линейные структуры данных, основные операции и характеристики
Под СТРУКТУРОЙ ДАННЫХ в общем случае понимают множество элементов данных и множество связей между ними.
Классификация структур данных производится по различным признакам.
Изменчивость - изменение числа элементов и (или) связей между элементами структуры. В определении изменчивости структуры не отражен факт изменения значений элементов данных, поскольку в этом случае все структуры данных имели бы свойство изменчивости.
По признаку изменчивости различают структуры СТАТИЧЕСКИЕ, ПОЛУСТАТИЧЕСКИЕ, ДИНАМИЧЕСКИЕ.
Базовые структуры данных, статические, полустатические и динамические характерны для оперативной памяти и часто называются оперативными структурами.
Файловые структуры соответствуют структурам данных для внешней памяти.
Стек - такой последовательный список с переменной длиной, включение и исключение элементов из которого выполняются только с одной стороны списка, называемого вершиной стека.
Функционирует по принципу LIFO (Last - In - First- Out - "последним пришел - первым исключается"). Примеры стека: стопка книг, винтовочный патронный магазин.
Основные операции над стеком –
включение нового элемента (английское название push - заталкивать)
исключение элемента из стека (англ. pop - выскакивать).
Очередь – это структура данных, представляющая собой последовательность элементов, образованная в порядке их поступления. Каждый новый элемент размещается в конце очереди; элемент, стоящий в начале очереди, выбирается из нее первым. В очереди используется принцип доступа к элементам FIFO ( First Input – First Output, "первый пришёл – первый вышел") .
В очереди доступны два элемента (две позиции): начало очереди и конец очереди. Поместить элемент можно только в конец очереди, а взять элемент только из ее начала. Примером может служить обыкновенная очередь в магазине.
Дек - особый вид очереди. Дек (от англ. deq - double ended queue,т.е очередь с двумя концами) - это такой последовательный список, в котором как включение, так и исключение элементов может осуществляться с любого из двух концов списка.
Логическая и физическая структуры дека аналогичны логической и физической структуре кольцевой FIFO-очереди. Однако, применительно к деку целесообразно говорить не о начале и конце, а о левом и правом конце.
Операции над деком:
включение элемента справа;
включение элемента слева;
исключение элемента справа;
исключение элемента слева;
определение размера;
очистка.
Списком называется упорядоченное множество, состоящее из переменного числа элементов, к которым применимы операции включения, исключения. Список, отражающий отношения соседства между элементами, называется линейным.
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.
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.