3.4. Управление памятью при статической реализации списков
Реализация списков на основе массивов с указателями-индексами требует постоянного отслеживания свободных и занятых ячеек массива. Можно предложить два подхода.
Первый - более простой, но менее эффективный: все свободные ячейки в связующей части содержат какой-либо специальный номер, например – число ( -1). Тогда при начальном создании пустого списка во все ячейки (кроме нулевой с заголовком) в связующие части помещается значение ( -1). Если при удалении элемента из списка соответствующая ячейка должна стать свободной, то в ее связующую часть записывается значение ( -1), что возвращает эту ячейку в набор свободных. При добавлении нового элемента поиск свободной ячейки организуется просмотром всего массива до обнаружения первой ячейки со значением ( -1). Именно эта операция в некоторых случаях может приводить к росту вычислительных затрат, если случайно все свободные ячейки оказались в конце массива, а сам массив является достаточно большим (например, содержит сотни тысяч ячеек).
Второй - более эффективный, но и более сложный способ состоит в том, что все свободные ячейки связываются во вспомогательный список, из которого они берутся при добавлении нового элемента в основной список, и куда они возвращаются при удалении элементов из основного списка. При этом вспомогательный список может иметь самое простейшее поведение – например стековое: последняя освободившаяся ячейка массива будет использована для размещения нового элемента в первую очередь.
Какие дополнительные действия необходимы для реализации данного способа? Прежде всего, при создании пустого списка все ячейки массива (кроме нулевой) связываются во вспомогательный список свободных ячеек:
for i := 1 to N-1 do StatList [ i ]. Next := i + 1;
StatList [ N ]. Next := 0;
Начало вспомогательного списка задается переменной StartFree с начальным значением 1. Удаление элемента из основного списка приводит к изменению связующей части удаленного элемента и изменению значения переменной StartFree на индекс удаленного элемента. При добавлении нового элемента свободная ячейка определяется по значению переменной StartFree с последующим ее изменением.
На следующей схеме показаны три состояния базового массива для реализации списка на 10 элементов.
С
остояние
пустого списка:StartFree
= 1
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
0 |
Состояние списка с шестью элементами:
Занятые ячейки массива: 3 – 1 – 2 – 8 – 10 – 5
С
вободные
ячейки: 6 – 9 – 4 – 7 ,StartFree
= 6
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
Инф.2 |
Инф.3 |
Инф.1 |
|
Инф.6 |
|
|
Инф.4 |
|
Инф.5 |
|
3 |
2 |
8 |
1 |
7 |
0 |
9 |
0 |
10 |
4 |
5 |
Состояние списка со всеми десятью элементами:
Занятые ячейки: 8 – 2 – 5 – 6 – 7 – 10 – 1 – 4 – 3 – 9
Свободных ячеек нет: StartFree = -1
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
Инф.7 |
Инф.2 |
Инф.9 |
Инф.8 |
Инф.3 |
Инф.4 |
Инф.5 |
Инф.1 |
Инф.10 |
Инф.6 |
|
8 |
4 |
5 |
9 |
3 |
6 |
7 |
10 |
2 |
0 |
1 |