Menu

Dvojnásobně propojená datová struktura seznamu v C ++ s ilustrací

  • Hlavní
  • Jiný
  • Dvojnásobně propojená datová struktura seznamu v C ++ s ilustrací

doubly linked list data structure c with illustration

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů

Hloubkový výukový program na dvojnásobně propojeném seznamu.

Dvojitě propojený seznam je variantou jednotlivě propojeného seznamu. Jsme si vědomi, že jednotlivě propojený seznam je kolekce uzlů, přičemž každý uzel má datovou část a ukazatel směřující na další uzel.

Dvojitě propojený seznam je také kolekce uzlů. Každý uzel se zde skládá z datové části a dvou ukazatelů. Jeden ukazatel ukazuje na předchozí uzel, zatímco druhý ukazatel ukazuje na další uzel.

=> Podívejte se na výukové návody do hloubky C ++ zde.

DVOJNÁSOBNĚ PŘIPOJENÝ SEZNAM

Co se naučíte:

Dvojnásobně propojený v C ++

Stejně jako v jednotlivě spojeném seznamu má i dvojitě propojený seznam hlavu a ocas. Předchozí ukazatel hlavy je nastaven na NULL, protože se jedná o první uzel. Další ukazatel koncového uzlu je nastaven na NULL, protože se jedná o poslední uzel.

Základní rozložení dvojnásobně propojeného seznamu je uvedeno v následujícím diagramu.

Základní rozložení dvojnásobně propojeného seznamu

Na výše uvedeném obrázku vidíme, že každý uzel má dva ukazatele, jeden směřující k předchozímu uzlu a druhý směřující k dalšímu uzlu. Pouze první uzel (hlava) má svůj předchozí uzel nastavený na null a poslední uzel (ocas) má svůj další ukazatel nastavený na null.

Protože dvojitě propojený seznam obsahuje dva ukazatele, tj. Předchozí a následující, můžeme jej procházet do směrů vpřed a vzad. To je hlavní výhoda dvojnásobně propojeného seznamu oproti jednotlivě spojenému seznamu.

aplikace pro špehování jiného telefonu

Prohlášení

V deklaraci ve stylu C je uzel dvojnásobně propojeného seznamu znázorněn následovně:

struct node { struct node *prev; int data; struct node *next; };

Kromě výše uvedené deklarace můžeme také reprezentovat uzel v dvojnásobně propojeném seznamu jako třídu v C ++. Když použijeme STL v C ++, je dvojnásobně propojený seznam reprezentován jako třída. Můžeme implementovat dvojnásobně propojený seznam pomocí třídy také v Javě.

Základní operace

Následuje několik operací, které můžeme provést na dvojnásobně propojeném seznamu.

Vložení

Operace vložení dvojnásobně propojeného seznamu vloží nový uzel do propojeného seznamu. V závislosti na pozici, kam má být vložen nový uzel, můžeme mít následující operace vložení.

  • Vložení vpředu - Vloží nový uzel jako první uzel.
  • Vložení na konec - Vloží nový uzel na konec jako poslední uzel.
  • Vložení před uzel - Vzhledem k uzlu vloží nový uzel před tento uzel.
  • Vložení za uzel - Vzhledem k uzlu vloží nový uzel za tento uzel.

Vymazání

Operace odstranění odstraní uzel z dané pozice v seznamu, který je dvojnásobně propojen.

  • Vymazání prvního uzlu - Odstraní první uzel v seznamu
  • Vymazání posledního uzlu - Odstraní poslední uzel v seznamu.
  • Vymazání uzlu vzhledem k datům - Vzhledem k datům operace porovná data s daty uzlu v propojeném seznamu a odstraní daný uzel.

Traverz

Traversal je technika návštěvy každého uzlu v propojeném seznamu. V seznamu s dvojitým propojením máme dva typy procházení, protože v seznamu s dvojitým propojením máme dva ukazatele s různými směry.

  • Dopředný průchod - Traverz se provádí pomocí dalšího ukazatele, který je ve směru dopředu.
  • Zpětný průchod - Traverz se provádí pomocí předchozího ukazatele, který je zpětným směrem.

Zvrátit

Tato operace obrátí uzly v seznamu dvojnásobně propojených, takže první uzel se stane posledním uzlem, zatímco poslední uzel se stane prvním uzlem.

Vyhledávání

Vyhledávací operace v dvojnásobně propojeném seznamu se používá k hledání konkrétního uzlu v propojeném seznamu. Z tohoto důvodu musíme procházet seznam, dokud nebudou nalezena odpovídající data.

Vložení

Vložte uzel zepředu

Vložte uzel zepředu

Vložení nového uzlu v přední části seznamu je uvedeno výše. Jak je vidět, předchozí nový uzel N je nastaven na null. Head ukazuje na nový uzel. Další ukazatel N nyní ukazuje na N1 a předchozí N1, který dříve ukazoval na Null, nyní ukazuje na N.

Vložte uzel na konec

Vložte uzel na konec

Vložení uzlu na konec dvojnásobně propojeného seznamu je dosaženo nasměrováním dalšího ukazatele nového uzlu N na null. Předchozí ukazatel N ukazuje na N5. Ukazatel „Další“ na N5 ukazuje na N.

Vložte uzel před / za daný uzel

Vložte uzel před a za daný uzel

Jak je znázorněno ve výše uvedeném diagramu, když musíme přidat uzel před nebo za určitý uzel, změníme předchozí a následující ukazatele před a za uzly tak, aby vhodně ukazovaly na nový uzel. Také nové ukazatele uzlů jsou vhodně nasměrovány na existující uzly.

Následující program C ++ předvádí všechny výše uvedené metody pro vložení uzlů do dvojitě propojeného seznamu.

#include using namespace std; // A doubly linked list node struct Node { int data; struct Node* next; struct Node* prev; }; //inserts node at the front of the list void insert_front(struct Node** head, int new_data) { //allocate memory for New node struct Node* newNode = new Node; //assign data to new node newNode->data = new_data; //new node is head and previous is null, since we are adding at the front newNode->next = (*head); newNode->prev = NULL; //previous of head is new node if ((*head) != NULL) (*head)->prev = newNode; //head points to new node (*head) = newNode; } /* Given a node as prev_node, insert a new node after the given node */ void insert_After(struct Node* prev_node, int new_data) { //check if prev node is null if (prev_node == NULL) { coutnext = prev_node->next; //set next of prev node to newnode prev_node->next = newNode; //now set prev of newnode to prev node newNode->prev = prev_node; //set prev of new node's next to newnode if (newNode->next != NULL) newNode->next->prev = newNode; } //insert a new node at the end of the list void insert_end(struct Node** head, int new_data) { //allocate memory for node struct Node* newNode = new Node; struct Node* last = *head; //set last node value to head //set data for new node newNode->data = new_data; //new node is the last node , so set next of new node to null newNode->next = NULL; //check if list is empty, if yes make new node the head of list if (*head == NULL) { newNode->prev = NULL; *head = newNode; return; } //otherwise traverse the list to go to last node while (last->next != NULL) last = last->next; //set next of last to new node last->next = newNode; //set last to prev of new node newNode->prev = last; return; } // This function prints contents of linked list starting from the given node void displayList(struct Node* node) { struct Node* last; while (node != NULL) { coutnext; } if(node == NULL) cout

Výstup:

Dvojnásobně propojený seznam je následující:

1020304050NULL

Výše uvedený program vytváří dvojnásobně propojený seznam vložením uzlů pomocí tří způsobů vložení, tj. Vložením uzlu zepředu, vložením uzlu na konec a vložením uzlu za daným uzlem.

Dále předvedeme stejnou operaci jako implementace Java.

// Java Class for Doubly Linked List class Doubly_linkedList { Node head; // list head /* Doubly Linked list Node*/ class Node { int data; Node prev; Node next; //create a new node using constructor Node(int d) { data = d; } } // insert a node at the front of the list public void insert_front(int new_data) { /* 1. allocate node * 2. put in the data */ Node new_Node = new Node(new_data); /* 3. Make next of new node as head and previous as NULL */ new_Node.next = head; new_Node.prev = null; /* 4. change prev of head node to new node */ if (head != null) head.prev = new_Node; /* 5. move the head to point to the new node */ head = new_Node; } //insert a node after the given prev node public void Insert_After(Node prev_Node, int new_data) { //check that prev node is not null if (prev_Node == null) { System.out.println('The previous node is required,it cannot be NULL '); return; } //allocate new node and set it to data Node newNode = new Node(new_data); //set next of newNode as next of prev node newNode.next = prev_Node.next; //set new node to next of prev node prev_Node.next = newNode; //set prev of newNode as prev node newNode.prev = prev_Node; //set prev of new node's next to newnode if (newNode.next != null) newNode.next.prev = newNode; } // Add a node at the end of the list void insert_end(int new_data) { //allocate the node and set the data Node newNode = new Node(new_data); Node last = head; //set last as the head //set next of new node to null since its the last node newNode.next = null; //set new node as head if the list is null if (head == null) { newNode.prev = null; head = newNode; return; } //if list is not null then traverse it till the last node and set last next to last while (last.next != null) last = last.next; last.next = newNode; //set last next to new node newNode.prev = last; //set last as prev of new node } // display the contents of linked list starting from the given node public void displaylist(Node node) { Node last = null; while (node != null) { System.out.print(node.data + ''); last = node; node = node.next; } if(node == null) System.out.print('null'); System.out.println(); } } class Main{ public static void main(String() args) { /* Start with the empty list */ Doubly_linkedList dll = new Doubly_linkedList(); // Insert 40. dll.insert_end(40); // Insert 20 at the beginning. dll.insert_front(20); // Insert 10 at the beginning. dll.insert_front(10); // Insert 50 at the end. dll.insert_end(50); // Insert 30, after 20. dll.Insert_After(dll.head.next, 30); System.out.println('Doubly linked list created is as follows: '); dll.displaylist(dll.head); } }

Výstup:

Vytvořený seznam s dvojnásobným propojením je následující:

jak otevřít soubory eps v systému Windows

1020304050null

Vymazání

Uzel může být odstraněn z dvojnásobně propojeného seznamu z jakékoli pozice, jako zepředu, z konce nebo z jakékoli jiné dané pozice nebo z daných dat.

Při mazání uzlu ze seznamu s dvojnásobným propojením nejprve přemístíme ukazatel ukazující na tento konkrétní uzel, aby předchozí a následující uzly neměly žádné spojení s uzlem, který má být odstraněn. Poté můžeme uzel snadno odstranit.

Zvažte následující dvojnásobně propojený seznam se třemi uzly A, B, C. Uvažujme, že musíme odstranit uzel B.

dvojnásobně propojený seznam se třemi uzly A, B, C

Jak je ukázáno ve výše uvedené sérii diagramu, prokázali jsme odstranění uzlu B z daného propojeného seznamu. Pořadí operací zůstává stejné, i když je uzel první nebo poslední. Jedinou opatrností, kterou je třeba věnovat, je, že pokud v případě odstranění prvního uzlu bude předchozí ukazatel druhého uzlu nastaven na null.

Podobně, když je odstraněn poslední uzel, další ukazatel předchozího uzlu bude nastaven na null. Pokud jsou mezi uzly odstraněny, bude sekvence jako výše.

Opustíme program, abychom odstranili uzel z dvojnásobně propojeného seznamu. Všimněte si, že implementace bude na řádcích implementace vložení.

Obrátit dvojnásobně propojený seznam

Obrácení dvojitě propojeného seznamu je důležitá operace. V tomto jednoduše zaměníme předchozí a následující ukazatele všech uzlů a také zaměníme ukazatele hlavy a ocasu.

Níže je uveden dvojnásobně propojený seznam:

Obrátit dvojnásobně propojený seznam

Následující implementace v C ++ ukazuje reverzní dvojitě propojený seznam.

#include using namespace std; //node declaration for doubly linked list struct Node { int data; struct Node *prev, *next; }; Node* newNode(int val) { Node* temp = new Node; temp->data = val; temp->prev = temp->next = nullptr; return temp; } void displayList(Node* head) { while (head->next != nullptr) { cout next; } cout next = *head; (*head)->prev = temp; (*head) = temp; } // reverse the doubly linked list void reverseList(Node** head) { Node* left = *head, * right = *head; // traverse entire list and set right next to right while (right->next != nullptr) right = right->next; //swap left and right data by moving them towards each other till they meet or cross while (left != right && left->prev != right) { // Swap left and right pointer data swap(left->data, right->data); // Advance left pointer left = left->next; // Advance right pointer right = right->prev; } } int main() { Node* headNode = newNode(5); insert(&headNode, 4); insert(&headNode, 3); insert(&headNode, 2); insert(&headNode, 1); cout << 'Original doubly linked list: ' << endl; displayList(headNode); cout << 'Reverse doubly linked list: ' << endl; reverseList(&headNode); displayList(headNode); return 0; }

Výstup:

Původní dvojitě propojený seznam:

1 2 3 4 5

Obrátit dvojnásobně spojený seznam:

5 4 3 2 1

Zde zaměňujeme levý a pravý ukazatel a posouváme je k sobě, dokud se nesetkají nebo nepřekročí. Poté se zamění první a poslední uzel.

Dalším programem je implementace Java pro obrácení dvojnásobně propojeného seznamu. V tomto programu také využíváme prohození levého a pravého uzlu, jako v předchozím programu.

// Java Program to Reverse a doubly linked List using Data Swapping class Main{ static class Node { int data; Node prev, next; }; static Node newNode(int new_data) { Node temp = new Node(); temp.data = new_data; temp.prev = temp.next = null; return temp; } static void displayList(Node head) { while (head.next != null) { System.out.print(head.data+ ' '); head = head.next; } System.out.println( head.data ); } // Insert a new node at the head of the list static Node insert(Node head, int new_data) { Node temp = newNode(new_data); temp.next = head; (head).prev = temp; (head) = temp; return head; } // Function to reverse the list static Node reverseList(Node head) { Node left = head, right = head; // traverse the list, set right pointer to end of list while (right.next != null) right = right.next; // move left and right pointers and swap their data till they meet or cross each other while (left != right && left.prev != right) { // Swap data of left and right pointer int t = left.data; left.data = right.data; right.data = t; left = left.next; // Advance left pointer right = right.prev; // Advance right pointer } return head; } public static void main(String args()) { Node headNode = newNode(5); headNode = insert(headNode, 4); headNode = insert(headNode, 3); headNode = insert(headNode, 2); headNode = insert(headNode, 1); System.out.println('Original doubly linked list:'); displayList(headNode); System.out.println('Reversed doubly linked list:'); headNode=reverseList(headNode); displayList(headNode); } }

Výstup:

Původní dvojitě propojený seznam:

1 2 3 4 5

Obrácený dvojitě propojený seznam:

5 4 3 2 1

Výhody / nevýhody oproti jednotlivě propojenému seznamu

Pojďme diskutovat o některých výhodách a nevýhodách dvojnásobně propojeného seznamu oproti jednotlivě propojenému seznamu.

Výhody:

  • Dvojitě propojený seznam lze procházet dopředu i dozadu, na rozdíl od jednotlivě propojeného seznamu, který lze procházet pouze dopředu.
  • Operace mazání v dvojnásobně propojeném seznamu je efektivnější ve srovnání s jednotlivým seznamem, když je daný daný uzel. V jednotlivě propojeném seznamu, protože potřebujeme předchozí uzel k odstranění daného uzlu, někdy musíme projít seznamem, abychom našli předchozí uzel. To zasáhne výkon.
  • Operaci vložení lze snadno provést v dvojnásobně propojeném seznamu ve srovnání s jednotlivě propojeným seznamem.

Nevýhody:

  • Vzhledem k tomu, že seznam s dvojnásobným propojením obsahuje ještě jeden ukazatel navíc, tj. Předchozí, paměťový prostor zabraný seznamem s dvojitým propojením je ve srovnání s jednotlivě propojeným seznamem větší.
  • Jelikož jsou přítomny dva ukazatele, tj. Předchozí a následující, všechny operace prováděné na dvojnásobně propojeném seznamu se musí o tyto ukazatele postarat a udržovat je, což vede k úzkému místu výkonu.

Aplikace seznamu nepochybně propojených

Dvojitě propojený seznam lze použít v různých scénářích a aplikacích z reálného života, jak je popsáno níže.

  • Balíček karet ve hře je klasickým příkladem dvojnásobně propojeného seznamu. Vzhledem k tomu, že každá karta v balíčku má předchozí kartu a další kartu uspořádanou postupně, lze tento balíček karet snadno reprezentovat pomocí dvojnásobně propojeného seznamu.
  • Historie / mezipaměť prohlížeče - Mezipaměť prohlížeče má sbírku adres URL a lze ji procházet pomocí tlačítek vpřed a zpět, což je další dobrý příklad, který lze reprezentovat jako dvojnásobně propojený seznam.
  • Naposledy použité (MRU) lze také zobrazit jako dvojnásobně propojený seznam.
  • Další datové struktury, jako jsou Stacks, hash tabulka, binární strom, lze také sestavit nebo naprogramovat pomocí dvojnásobně propojeného seznamu.

Závěr

Dvojitě propojený seznam je variantou jednotlivě propojeného seznamu. Liší se od jednotlivě propojeného seznamu v tom, že každý uzel obsahuje další ukazatel na předchozí uzel spolu s dalším ukazatelem.

Tato přítomnost dalšího ukazatele usnadňuje operace vkládání a mazání na dvojnásobně propojeném seznamu, ale zároveň vyžaduje další paměť pro uložení těchto zvláštních ukazatelů.

Jak již bylo uvedeno, seznam s dvojitým propojením má různá použití ve scénářích v reálném čase, jako je mezipaměť prohlížeče, MRU atd. Můžeme také reprezentovat další datové struktury, jako jsou stromy, tabulky hash atd., Pomocí seznamu s dvojitým propojením.

V našem dalším výukovém programu se dozvíme více o seznamu kruhových odkazů.

=> Přečtěte si zde populární sérii školení C ++.

Doporučené čtení

^