6.4. Динамические информационные структуры Статическое и динамическое представление данных.

Статическое и динамическое представление данных. В языках программирования типы данных и определения переменных (как объектов заданных типов) нужны для того, чтобы определить требования к памяти для каждого из этих объектов и фиксировать диапазон (пределы) значений, которые могут принимать эти объекты (переменные). Для базовых типов (int, long, double и т.д.) требования к памяти и диапазоны возможных значений определяются реализацией языка (компилятора). Из базовых типов формируются производные, такие, как массивы и структурные типы. Для производных типов требования к памяти заложены в их определениях. Таким образом, определив массив или структурный тип, программист зафиксировал требования к памяти в самом определении. Например, на основании определения double array[18] в памяти для массива array[ ] будет выделено не менее 18* sizeof (double) байт.

С помощью определения

не только задается состав структурного типа с названием struct mixture, но и утверждается, что каждый объект структурного типа struct mixture потребует для размещения не менее

sizeof (int) + sizeof (long) + 8* sizeof (char)

байт. Точный объем позволяет определить операция

sizeof (struct mixture).

Вводимые таким образом объекты позволяют представить только статические данные. Однако во многих задачах требуется использовать более сложные данные, представление которых (конфигурация, размеры, состав) может изменяться в процессе выполнения программы. О таких изменяемых данных говорят, используя принятый в информатике термин "динамические информационные структуры ".

Односвязный список.

Односвязный список. Наиболее простая динамическая информационная структура - это односвязный список, элементами (звеньями) которого служат объекты, например, такою структурного типа:

struct имя_структурного_типа

{

элементы _структуры; /* данные */

struct имя_структурного_типа * указатель;

};

В каждую структуру такого типа входит указатель на объект того же типа, что и определяемая структура.

Чтобы продемонстрировать некоторые особенности обработки простых динамических информационных структур, разработаем программу, в которой определим структурный тип для представления звеньев односвязного списка и решим такую простейшую задачу: "Ввести с клавиатуры произвольное количество структур, объединяя их в односвязный список, а затем вывести на экран дисплея содержимое введенного списка в порядке формирования его звеньев".

Анализ динамических информационных структур удобнее всего выполнять с помощью их графического изображения. На рис. 6.3 приведены схема односвязного списка и обозначения, которые будут использованы в программе. Для работы со списком понадобятся три указателя: beg - на начало списка; end -на последний элемент, уже включенный в список; rex - указатель для "перебора" элементов списка от его начала.

Рис. 6.3. Односвязный динамический список

Следующая программа решает сформулированную задачу.

Пример выполнения программы:

Обратите внимание, что при вводе данных о третьем элементе списка введено нулевое значение переменной weight и соответствующий элемент в список не включен.

В программе ввод данных, т.е. заполнение односвязного списка структур, выполняется в цикле. Условием окончания цикла служит нулевое значение, введенное для элемента int weight, очередной структуры.

Формирование списка структур происходит динамически. Указатели beg, end инициализированы нулевыми значениями - вначале список пуст.

Обратите внимание на преобразование типов (struct cell *) при выделении памяти для структуры типа struct cell. Функция malloc( ) независимо от типа параметров всегда возвращает указатель типа void *, а слева от знака присваивания находится указатель rex типа struct cell *.

Используется явное приведение типов, хотя это не обязательно - тип void * совместим по операции присваивания с указателем на объект любого типа.

Остальные особенности программы поясняются комментариями в ее тексте.