Стеки на основе односвязных списков
В реализации стеков на основе односвязных списков операция заталкивания представляет собой вставку элемента в начало списка, а операция выталкивания ‑ удаление элемента из начала списка и считывание его данных. Обе операции не зависят от количества элементов в списке, следовательно, их можно отнести к классу O(1). Вот и все, что касается организации стека.
Конечно, реализация описанной организации требует большего объема в плане принятия решений. Класс стека можно реализовать как дочерний класса односвязного списка или делегировать операции заталкивания и выталкивания внутреннему экземпляру класса связного списка. Первый вариант не особенно эффективен: мы придем к реализации класса с методами Push и Pop, но при этом у нас останутся и другие методы связного списка (Insert, Delete и т.д.). Понятно, что это не самое лучшее решение.
Второй вариант реализации, делегирование, ‑ чисто в духе Delphi. Класс стека можно организовать именно таким образом. Конструктор Create будет создавать новый экземпляр класса TtdSingleLinkList и устанавливать курсор после начального узла, деструктор Destroy будет уничтожать созданный конструктором экземпляр. Метод Push будет пользоваться экземпляром класса для вставки элемента в позицию курсора, а метод Pop будет удалять элемент в позиции курсора, предварительно сохранив его значение. Вполне реализуемое решение.
Тем не менее, мы будем писать класс TtdStack, исходя из первых принципов. TtdStack ‑ простой класс, и за счет этого мы попытаемся увеличить его быстродействие и эффективность.
Листинг 3.18. Класс TtdStack
TtdStack = class private
FCount : longint;
FDispose : TtdDisposeProc;
FHead : PslNode;
FName : TtdNameString;
protected
procedure sError(aErrorCode : integer;
const aMethodName : TtdNameString);
class procedure sGetNodeManager;
public
constructor Create(aDispose : TtdDisposeProc);
destructor Destroy; override;
procedure Clear;
function Examine : pointer;
function IsEmpty : boolean;
function Pop : pointer;
procedure Push(aItem : pointer);
property Count : longint read FCount;
property Name : TtdNameString read FName write FName;
end;
Метод Examine возвращает первый элемент стека, не выталкивая его из стека. Он бывает очень удобным в использовании, поскольку не требует выталкивания элемента с последующим заталкиванием. Метод IsEmpty возвращает значение true, если стек пуст, что эквивалентно проверке равенства нулю свойства Count.
Листинг 3.19. Методы Examine и Is Empty для класса TtdStack
function TtdStack.Examine : pointer;
begin
if (Count = 0) then
sError(tdeStackIsEmpty, 'Examine');
Result := FHead^.slnNext^.slnData;
end;
function TtdStack.IsEmpty : boolean;
begin
Result := (Count = 0);
end;
Конструктор Create работает аналогично конструктору класса односвязного списка. Он проверяет, существует ли диспетчер узлов, а затем с помощью диспетчера распределяет фиктивный начальный узел, который, естественно, ни на что не указывает. Деструктор Destroy очищает стек и освобождает фиктивный начальный узел, FHead, возвращая его диспетчеру узлов.
Листинг 3.20. Конструктор и деструктор класса TtdStack
constructor TtdStack.Create(aDispose : TtdDisposeProc);
begin
inherited Create;
{сохранить процедуру удаления}
FDispose := aDispose;
{получить диспетчер узлов}
sGetNodeManager;
{распределить начальный узел}
FHead := PslNode (SLNodeManager.AllocNode);
FHead^.slnNext := nil;
FHead^.slnData := nil;
end;
destructor TtdStack.Destroy;
begin
{удалить все оставшиеся узлы; очистить начальный фиктивный узел}
if (Count <> 0) then
Clear;
SLNodeManager.FreeNode(FHead);
inherited Destroy;
end;
Заталкивание элемента в стек и выталкивание его из стека представляют собой короткие процедуры. Push распределяет новый узел при помощи диспетчера узлов и вставляет его после фиктивного начального узла. Метод Pop перед удалением связей узла с фиктивным узлом с помощью алгоритма "удалить после" проверяет, существует ли в стеке хотя бы один узел. Затем он возвращает элемент и освобождает узел, возвращая его диспетчеру узлов.
Листинг 3.21. Методы Push и Pop класса TtdStack
procedure TtdStack.Push(aItem : pointer);
var
Temp : PslNode;
begin
{распределить новый узел и поместить его в начало стека}
Temp := PslNode(SLNodeManager.AllocNode);
Temp^.slnData := aItem;
Temp^.slnNext := FHead^.slnNext;
FHead^.slnNext := Temp;
inc(FCount);
end;
function TtdStack.Pop : pointer;
var
Temp : PslNode;
begin
if (Count = 0) then
sError(tdeStackIsEmpty, 'Pop');
{обратите внимание, что даже если это возможно, мы не удаляем данные узла; этот метод должен возвращать данные}
Temp := FHead^.slnNext;
Result := Temp^.slnData;
FHead^.slnNext := Temp^.slnNext;
SLNodeManager.FreeNode(Temp);
dec(FCount);
end;
Полный код класса TtdStack можно найти на Web‑сайте издательства, в разделе материалов. После выгрузки материалов отыщите среди них файл TDStkQue.pas.