Глава 54 Односвязные списки

Глава 54

Односвязные списки

В отличие от массива, где любой элемент доступен по индексу, в списке всё иначе. Поскольку указатели ведут в одном направлении, то возможен лишь последовательный доступ к элементам. Начав движение с головы списка, мы достигнем первого элемента. Затем по указателю, хранящемуся в нём, перескочим на второй элемент, со второго — на третий и так далее, пока не найдем нужный элемент или не уткнемся в конец списка.

Проблема курицы и яйца

Построим элемент односвязного списка для полицейской базы данных. Вот объявления нужных нам типов данных: записи и указателя на неё.

type

Тип TRec содержит, наряду с полезными полями mNumber и mFam, ещё одно служебное поле — указатель на следующую запись mNext (Next — «следующий»).

Друзья мои, обратите внимание на подчеркнутую строку, где нарушено важнейшее правило Паскаля! Вы знаете, что любой объект программы объявляют до его применения. Внутри записи объявлен указатель на неё же — поле mNext. Поэтому тип этого указателя PRec надо объявить раньше типа записи TRec, что и сделано в первой строке. Однако в этой первой строке применён тип записи TRec, который объявлен ниже! Круг замкнулся, как в задаче о курице и яйце, — что появилось раньше?

К счастью, в Паскале эта задача решена: указатель на любой тип данных можно объявлять раньше того типа, на который он ссылается. Это единственное исключение из правила. Значит, представленное выше объявление типов вполне законно.

Вяжем список

Возьмемся за постройку списка для полицейской БД. Начнем с простого: вставим в список несколько элементов данных с номерами автомобилей и фамилиями владельцев, а затем распечатаем список. Это делает программа P_54_1, рассмотрим её.

422

Глава 54

Односвязные списки

{ P_54_1 – Размещение данных в несортированном списке }

{ Добавление в список записи об автомобиле } procedure AddToList(aNumber: integer; const aFam : string); var P : PRec;

begin

New(P); { Создаем динамическую переменную-запись } { Размещаем данные в полях записи }

P^.mNumber:= aNumber; P^.mFam:= aFam;

P^.mNext:= List; { Цепляем предыдущую запись к новой записи } List:= P; { Теперь голова указывает на новую запись }

end;

{ Распечатка списка } procedure PrintList;

var P : PRec; begin

P:= List;

while Assigned(P) do begin Writeln(P^.mNumber, '':3, P^.mFam); P:= P^.mNext;

end;

end;

begin { Главная программа } List:= nil;

AddToList(10, 'Иванов');

AddToList(20, 'Петров');

AddToList(30, 'Сидоров');

PrintList;

Readln;

end.

Основу программы составляют процедуры вставки в список и его распечатки. В процедуре AddToList — добавить в список — первые строки вам знакомы: после создания динамической переменной P^ данные копируются в её поля.

423

Глава 54

Односвязные списки

Обратите внимание на то, что указатель P — это локальная переменная, которая исчезнет после выхода из процедуры. И тогда, если не сохранить этот указатель, адрес новой переменной будет утерян, что приведет к утечке памяти. Поэтому после создания новой переменной P^ адрес из головы списка List копируется в поле mNext вновь созданной записи, и адрес новой записи P помещается в голову списка. Вот эти операторы.

Всё просто, но если эти строки поменять местами, катастрофа неминуема!

Следующие рисунки показывают порядок наращивания списка. Здесь локальная переменная P обведена пунктиром, что отмечает её временный характер. Пунктирные стрелки с цифрами отмечают порядок выполняемых действий.

На рис. 121 и рис. 122 выполняется вставка первого элемента. В начальный момент, когда список ещё пуст, его голова — глобальная переменная List — содержит заглушку NIL, помещенную туда главной программой.

В результате присваивания оператором

P^.mNext:= List;

значение NIL попадает в поле новой переменной P^.mNext (после создания переменной это поле было не определено и содержало мусор).

1

Данные_1

???

Рис. 121 – Состояние списка перед вставкой первого элемента

Следующий затем оператор

424

Глава 54

Односвязные списки

List:= P;

сохраняет указатель на вновь созданную переменную в голове списка List. Теперь, перед выходом из процедуры, на эту переменную ссылаются уже два указателя (рис. 122). Но поскольку P — это локальная переменная, которая вскоре исчезнет, то после выхода из процедуры единственной ссылкой на первый элемент останется голова списка List.

Данные_1

NIL

Рис. 122 – Состояние списка после вставки первого элемента

Следующая пара рисунков показывает вставку второго и последующих элементов. Сначала адрес бывшего первого элемента копируется из головы списка List в поле mNext вновь созданной переменной. Теперь доступ ко всем последующим элементам возможен через это поле. А следующий оператор ставит во главе списка вновь созданную переменную. Так новичок возглавляет список, оттесняя старожилов на последующие места.

1

Рис. 123 – Состояние списка перед вставкой второго элемента

425