7.3 Списки

Список — это набор записей, выстроенных в определенной последовательности. Примерами могут служить список учащихся класса, список дел на день или словарь. Менее очевидные примеры — это предложения, которые можно рассматривать как последовательности слов, и слова, состоящие из последовательностей букв. В отличие от однородных массивов, имеющих статическую природу1, списки могут быть как статическими, так и динамическими. В этом разделе мы узнаем об особенностях, возникающих при реализации динамического списка в сравнении со статическим.

7.3.1Непрерывные списки

Рассмотрим способы хранения списков имен в оперативной памяти компьютера. Одна из стратегий — это запись всего списка в один блок ячеек памяти с последовательными адресами. Предположив, что в каждом имени не более восьми букв, мы можем разделить большой блок ячеек на подблоки, содержащие по восемь ячеек. В каждом подблоке можно хранить имя, записав его в кодах ASCII и используя для каждой буквы одну ячейку. Если длины имени не хватает для заполнения всех ячеек в выделенном для него подблоке, оставшиеся ячейки можно заполнить кодом ASCII для пробела. Этот подход требует 80 последовательных ячеек памяти для хранения списка из 10 имен.

7.3.2Реализация непрерывных списков

Примитивы для конструирования и манипуляции массивами, предлагаемые в большинстве языков программирования высокого уровня, являются также удобными инструментами для создания и работы с непрерывными списками. Если все элементы списка принадлежат одному примитивному типу данных, тогда список — это не что иное, как одномерный однородный массив. Рассмотренный в этом разделе список из десяти имен, каждое из которых не длиннее восьми символов, представляет более сложный пример. В таком случае программист может создать непрерывный список в виде двумерного массива символов, состоящего из десяти строк и восьми столбцов, размещение которого в непрерывном блоке оперативной памяти показано на рис. 7.4 (мы предполагаем, что массив хранится построчно).

Во многих языках программирования высокого уровня есть возможности для подобной реализации списков. Например, в описанном ранее двумерном массиве символов MemberList выражение MemberList[3,5] будет относиться к одному символу на пересечении третьей строки и пятого столбца, но в некоторых языках выражение MemberList[3] используется для обращения ко всей третьей строке, являющейся третьей записью в списке.

Важно заметить, что весь список в соответствии с описанной выше системой хранения располагается в одном большом блоке памяти (рис. 7.4), и элементы списка записаны один за другим в последовательные ячейки памяти. Такая организация данных называется непрерывным списком (contiguous list).

Непрерывный список — это удобная структура хранения для реализации статических списков, но у него есть недостатки, делающие его не слишком подходящим для динамических случаев. Предположим, например, что нам потребовалось удалить имя из непрерывного списка. Если имя находится в начале списка, и мы хотим сохранить существующий порядок в списке (например, алфавитный), придется переместить все имена, стоящие за удаленным, ближе к началу списка, чтобы закрыть отверстие, появившееся при удалении. Более серьезная проблема появляется с необходимостью добавления имен, поскольку может потребоваться переместить весь список для освобождения непрерывного блока ячеек, достаточного для расширения списка.