2. Списковое хранение

Связанное представление линейного списка называется связанным списком. При связанном распределении памяти для построения структуры необходимо задать отношения следования и предшествования элементов с помощью указателей. Указателями служат адреса, хранимые в записях данных. В отличие от последовательного распределения памяти, при котором с помощью адресной функции вычисляется адрес следующего элемента, при связанном распределении памяти значение адресной функции можно получить только путем просмотра хранящихся указателей. Такой метод распределения памяти позволяет расширить либо сократить структуру без перемещения самих данных в памяти ЭВМ, однако при этом требуется больше памяти для хранения структуры по сравнению с последовательным распределением.

Связанное распределение – более сложный, но и более гибкий способ хранения линейного списка. Каждый узел содержит указатель на следующий узел списка, т.е. адрес следующего узла списка. При связанном распределении не требуется, чтобы список хранился в последовательных элементах памяти. Наличие адресов связи в данном способе хранения позволяет размещать узлы списка произвольно в любом свободном участке памяти. При этом линейная структура списка обеспечивается указателями.

Примеры связанных линейных списков:

а) однонаправленный список; б) тот же список после удаления узла 4 и включения узлов 2а и 5

Свободное размещение записей, связанных указателями, затрудняет выборку нужной записи из-за необходимости последовательного перемещения по указателям до нужного места. Для операций же добавления, удаления и модификации записи списковая организация обеспечивает высокое быстродействие, т.к. обработке подвергаются только обрабатываемая запись и связанные с ней указатели в смежных записях.

Для повышения эффективности и возможности перемещения по списку в обоих направлениях используется двунаправленный список.

Важной разновидностью представления в памяти линейного списка является циклический список. Циклически связанный линейный список обладает той особенностью, что связь от последнего узла идет к первому узлу списка. Циклический список позволяет получить доступ к любому узлу списка, отправляясь от любого заданного узла. Циклические списки называются также кольцевыми структурами или кольцами.

Однонаправленный циклический список

Использование списковой организации приводит к необходимости решать дополнительную задачу управления свободной памятью, которая по мере работы с записями динамично меняет свой размер и подвергается все большей фрагментации (разбросана мелкими кусками по всей базе). Для учета свободных мест в отведенной области используются два основных подхода:

1) Пометка свободных позиций специальным кодом. Недостаток – потеря времени на поиск достаточного свободного места для размещения новой записи.

2) Ведения списка пустых (свободных) блоков, связанных аналогично записям указателями, для соединения их в одну последовательность. В каждой пустой записи хранится указатель на следующий блок и длина этого свободного блока.