2. Линейные списки

Список – это структура данных, представляющая собой логически связанную последовательность элементов списка.

Иногда бывают ситуации, когда невозможно на этапе разработки алгоритма определить диапазон значений переменной. В этом случае применяют динамические структуры данных.

Динамическая структура данных – это структура данных, определяющие характеристики которой могут изменяться на протяжении ее существования.

Обеспечиваемая такими структурами способность к адаптации часто достигается меньшей эффективностью доступа к их элементам.

Динамические структуры данных отличаются от статических двумя основными свойствами:

1) в них нельзя обеспечить хранение в заголовке всей информации о структуре, поскольку каждый элемент должен содержать информацию, логически связывающую его с другими элементами структуры;

2) для них зачастую не удобно использовать единый массив смежных элементов памяти, поэтому необходимо предусматривать ту или иную схему динамического управления памятью.

Для обращения к динамическим данным применяют указатели.

Созданием динамических данных должна заниматься сама программа во время своего исполнения. В языке программирования Паскаль для этого существует специальная процедура:

New(Current);

После выполнения данной процедуры в оперативной памяти ЭВМ создается динамическая переменная, тип которой определяется типом указателя Current.

После использования динамического данного и при отсутствии необходимости его дальнейшего использования необходимо освободить оперативную память ЭВМ от этого данного с помощью соответствующей процедуры:

Dispose(Current);

Наиболее простой способ организовать структуру данных, состоящее из некоторого множества элементов – это организовать линейный список. При такой организации элементы некоторого типа образуют цепочку. Для связывания элементов в списке используют систему указателей, и в зависимости от их количества в элементах различают однонаправленные и двунаправленные линейные списки.

2.1. Линейный однонаправленный список

В этом списке любой элемент имеет один указатель, который указывает на следующий элемент в списке или является пустым указателем у последнего элемента (рис. 1).

Рисунок 1 – Линейный однонаправленный список

Основные операции, осуществляемые с линейным однонаправленным списком:

– вставка элемента;

– просмотр;

– поиск;

– удаление элемента.

Следует обратить особое внимание на то, что при выполнении любых операций с линейным однонаправленным списком необходимо обеспечивать позиционирование какого-либо указателя на первый элемент. В противном случае часть или весь список будет недоступен.

Линейный однонаправленный список имеет только один указатель в элементах. Это позволяет минимизировать расход памяти на организацию такого списка. Одновременно, это позволяет осуществлять переходы между элементами только в одном направлении, что зачастую увеличивает время, затрачиваемое на обработку списка. Например, для перехода к предыдущему элементу необходимо осуществить просмотр списка с начала до элемента, указатель которого установлен на текущий элемент.

Для ускорения подобных операций целесообразно применять переходы между элементами списка в обоих направлениях. Это реализуется с помощью линейных двунаправленных списков.