37 Кольца (двунаправленный списк)
Для устранения этого неудобства добавим в каждое звено списка еще одно поле, значением которого будет ссылка на предыдущее звено.
Type ukazat= ^S; S= record Inf: integer; Next: ukazat; Pred: ukazat; End;
Динамическая структура, состоящая из звеньев такого типа, называется двунаправленным списком, который схематично можно изобразить так:
Наличие в каждом звене двунаправленного списка ссылки как на следующее, так и на предыдущее звено позволяет от каждого звена двигаться по списку в любом направлении. По аналогии с однонаправленным списком здесь есть заглавное звено. В поле Pred этого звена фигурирует пустая ссылка nil, свидетельствующая, что у заглавного звена нет предыдущего (так же, как у последнего нет следующего).
В программировании двунаправленные списки часто обобщают следующим образом: в качестве значения поля Next последнего звена принимают ссылку на заглавное звено, а в качестве значения поля Pred заглавного звена – ссылку на последнее звено:
Как видно, здесь список замыкается в своеобразное «кольцо»: двигаясь по ссылкам, можно от последнего звена переходить к заглавному звену, а при движении в обратном направлении – от заглавного звена переходить к последнему. Списки подобного рода называют кольцевыми списками.
Существуют различные методы использования динамических списков:
38 Стек
особый вид списка, обращение к которому идет только через указатель на первый элемент. Если в стек нужно добавить элемент, то он добавляется впереди первого элемента, при этом указатель на начало стека переключается на новый элемент. Алгоритм работы со стеком характеризуется правилом: «последним пришел – первым вышел».
Начнем с рассмотрения примера. Пусть в трубку с запаянным концом закатываются шарики. Извлекать их можно только в обратном порядке: тот шарик, что закатился последним, будет извлечен первым.
Подобным образом можно организовать и данные. Стек – такая структура динамических данных, которая состоит из переменного числа компонент одинакового типа. Компоненты извлекаются из стека таким образом, что первой выбирается та компонента, которая была помещена последней. Извлеченная компонента в стеке не сохраняется.
Пример. Рассмотрим последовательные этапы засылки с стек чисел 1, 2, 3.
На этапе б) обращение к процедуре извлечения из стека дает число 2, на этапе в) – число 3.
Опишем стек, в который можно помещать цепочку динамических переменных:
type
stackp = ^stackcomp;
stackcomp = record
I: integer;
P: stackp
end;
var
S: stackp;
Если помещать в этот стек последовательность 1, 2, 3, то получится следующий вид:
Поместить в такой стек компоненту можно, например, процедурой SN:
S := nil;
…
procedure SN(k: integer);
var
inew: stackp;
begin
{резервируется память под новую компоненту,
в inew засылается адрес этой компоненты}
new(inew);
with inew do begin
I := k;
P := S
end;
S := inew;
end;
Если со стеком вида как на рисунке выше обратиться к процедуре SN для засылки числа 4, то получим стек вида:
Процедура извлечения компоненты из такого стека может иметь следующий вид:
procedure OUT(var k: integer);
var
iold: stackp;
begin
iold := S;
{значение последней компоненты}
k := iold^.I;
{извлекается и засылается в S значение
соответствующего указателя на 3}
S := iold^.P;
dispose(iold);
end;
После обращения к процедуре OUT стек вернется к первоначальному виду (1, 2, 3).
Пустым стеком называется стек, не содержащий компонент. Такой стек можно получить, присвоив значение Nil соответствующей ссылочной переменной (в нашем случае S := nil;).
Если к пустому стеку применить несколько раз процедуру SN, а затем столько же раз процедуру OUT, то получим снова пустой стек.
Замечание. Нельзя применять процедуру OUT к пустому стеку.
Стеки позволяют гибко и экономно использовать память, т.к. в каждый момент в стеке могут находиться только те переменные, которые нужны для дальнейшей работы программы. (В то время как под массивы, например, мы зачастую вынуждены резервировать и держать избыточную память.)