Cấu trúc máy tính - Chương VIII: Danh sách móc nối

CHƯƠNG VIIIDANH SÁCH MÓC NỐI Ta thương sử dụng mảng cấu trúc để xử lý với nhóm dữ liệu. Đây là một cách tiếp cận đúng khi ta biết trước chính xác số các cấu trúc cần có. Tuy nhiên, khi con số này không rõ ràng, mãng sẽ trở nên khá tốn kém vì chúng phải được cấp phát đủ bộ nhớ để hoạt động. Bố nhớ này được đăng ký và sẽ không dành cho nhứng tác vụ khác ngay cả khi ta chỉ dùng một sô nhỏ các phần tử mảng. Phương hướng giải quyết cho vấn đề này là cho phép cấp phát bộ nhớ cho một cấu trúc mới khi cần thiết. C cho phép ta thực hiện điều này thông qua cáhc cấp phát bộ nhớ động bằng: malloc() và calloc() Nhưng các cấu trúc nếu được cấp pháp xong sẽ không có đảm báo nào rằng các cấu trúc sẽ được đặt liên tiếp nhau trong bộ nhớ. Do đó điều cần thiết là kỹ thuật để nối kết tất cả các cấu trúc lại với nhau. Phương cách thông dụng để kết nối các phần tử đó lại là dùng danh sách liên kết (Linked list) Danh sách liên kết đơn:Định nghĩa Cú pháp: struct { ; struct * } Ví dụ: Định nghĩa một danh sách liên kết để chứa các số nguyên. struct Point { int info; struct Point *Next; };Các phép toán trên danh sách liên kếtCấp phát bô nhớ cho biến con trỏ mới Cú pháp: Point_New = (struct Point_Name *) malloc (sizeof(struct Point_Name)Ví dụ: typedef struct Point POINT; POINT Head, Last, p; CreatNode() { p=(POINT *) malloc (POINT) if (Head==(POINT* ) NULL) Head=Last=p; else { Last=Head; while (Last->Next!= (POINT*) NULL) Last=Last->Next; Last->Next=p; Last=p; } printf(“\nInput information for Node”); scanf(“%d”, p->.info); Last->Next=(POINT *) NULL; return; }Xoá một con trỏ: Cú pháp: free(Point_Variable) Giải phóng vùng nhớ được trỏ bởi Point_VariableCác phép toán thương dùng trong danh sách liên kếtTạo một phần tư của danh sách Điều phải làm là cấp pháp bộ nhớ cho cấu trúc và trả về con trỏ trỏ đến vùng nhớ này. Ví dụ: POINT *CreatNode() { POINT *p; p = (POINT *) malloc (sizeof(POINT)); if (p==NULL) { printf(“Malloc falled.\n”); exit(1); } printf(“Input data for Node info = ”); scanf(“%d”, p->info); p->Next = NULL return p; }Bổ sung phần tư vào danh sách Hàm CreatNode() chỉ cấp phát bộ nhớ nhưng nó không nối phần tử này vào danh sách. Để làm điều này, ta cần thêm một hàm nữa, gọi là hàm AddNode(). Được định nghĩa như sau: static POINT *Head; void AddNode(POINT *e) { POINT *p; if (Head ==NULL) { Head = e; return; } for (p=Head; p->Next!=NULL; p=p->Next); p->Next=e; }Chú ý: Biến Head là con trỏ trỏ đến đầu danh sách, nên cần được khai báo đầu chương trình.(Sau phần khai định nghĩa kiểu con trỏ).Chèn phần tư vào danh sách Để chèn phần tử vào danh sách liên kết, ta phải chỉ rỏ phần tử mới sẽ được chèn vào vị trí nào.Sau đây là hàm sẽ thực hiện công việc trên. void InsertNode(POINT *p, POINT *q) { if (p=NULL || q=NULL || p==q || q->Next ==p) { printf (“Cannot Insert \n”); return; } p->Next =q->Next; q->Next=p; };Xoá phần tư vào danh sách Xoá một phần tử khỏi danh sách liên kết đơn, ta cần phải tìm phần tử trước phần tử cần xoá để nhằm mục đích nối lại với phần tử sau phần tử cần xoá. Ta dùng hàm free() để giải phống bộ nhớ chiếm bởi phần tử bị xoá. Có thể xây dưng là: void DeleteNode(POINT *goner) { POINT *p; p=Head; if (goner ==Head) Head = goner->Next; else { while (p!=NULL && p->Next!=goner) p=p->Next; if (p=NULL) { printf(“Cannot find Node \n”); return; } p->Next=p->Next->Next; }; free(goner)};Tìm phần tư vào danh sách Thật khó tạo một hàm FindNode() tổng quát, bởi vì khi tìm kiếm thì ta phải dựa vào một trong những trường dữ liệu của cấu trúc, điều này phụ thuộc vào cấu trúc dang sử dụng. Để viết hàm FindNode() tổng quát ta phảisử dụng con trỏ trỏ đến hàm. Với cấu trúc trên ta xây dựng hàm FindNode() như sau: POINT *FindNode(int *n) { POINT *p; for (p=Head; p!=NULL; p=p->Next) if (p->Info=n) return p; return NULL; };Danh sách đa liên kết Định nghĩa: Cú pháp: struct { ; struct *,; } Ví dụ: Định nghĩa một danh sách liên kết để chứa các số nguyên. struct Point { int info; struct Point *Next,*Previous; };STACK và QUEUESTACK Là danh sách có móc nối đặc biệt. Mặc dầu ta có thể thực hiệm nhiều phép toán trên danh sách tổng quát, Stack vẫn có những tính chất riêng biệt: chỉ cho phép thêm và xoá bỏ các phần tử ở một vị trí duy nhất, tại đỉnh của Stack. Với đặc trưng như vậy thì Stack có kiểu cấu trúc dữ liệu là LIFO (Last In First Out)Khởi tạo Stack Sử dụng mảng: int stack[100], p; Stackinit() { p=0; } Sử dụng danh sách liên kết struct Node { int info; struct Node *Next; }; typedef struct Node NODE; NODE *Head, *p, *q; StackInit() { Head = (NODE *) malloc (sizeof *Head); p=(NODE *) malloc (sizeof *p); Head->Next=p; Head->info=0; p->Next=NULL; return 0; }Đẩy dữ liệu vào Stack Sử dụng mảng: Push (int x) { stack[p++]=x; } Sử dụng danh sách liên kết: Push(int a) { q=(NODE *) malloc (sizeof *q); q->info=a; q->Next=Head->Next; Head->Next=q; return 0; }Lấy giá trị ra khỏi Stack Sử dụng mảng: Pop (int x) { return stack[p--]; } Sử dụng danh sách liên kết: Pop() { int x; q=Head->Next; Head->Next=q->Next; x=q->info; free(q); return x; }Kiểm tra Stack rỗng Sử dụng mảng: int stackempty() { return !p; } Sử dụng danh sách liên kết: int StackEmpty() { return Head->Next==p; }Ví dụ: Xây dựng stack bằng danh sách liên kêt:#include "stdio.h"#include "alloc.h"#define ESC 27struct Node { int info; struct Node *Next; };typedef struct Node NODE;NODE *Head, *p, *q;StackInit(){ Head = (NODE *) malloc (sizeof *Head); p=(NODE *) malloc (sizeof *p); Head->Next=p; Head->info=0; p->Next=NULL; return 0;}Push(int a){ q=(NODE *) malloc (sizeof *q); q->info=a; q->Next=Head->Next; Head->Next=q; return 0;}Pop(){ int x; q=Head->Next; Head->Next=q->Next; x=q->info; free(q); return x;}int StackEmpty(){return Head->Next==p;}void main(){ int b; char c; StackInit(); do { clrscr(); printf("\nNhap gia tri vao Stack "); scanf("%d",&b); Push(b); printf("\nAn Enter de tiep tuc/ESC de thoi nhap"); c=getchar(); c=getch(); } while(c!=ESC); printf("\nCac gia tri trong Stack\n"); while (!StackEmpty()) printf("%d ",Pop()); printf("\nAn ESC de ket thuc"); getch();}Queue Queue hay còn gọi là hàng đợi, đây là một kiểu danh sách đặc biệt. Các phần tử được thêm vào từ một đầu, được gọi là đầu sau, và lấy ra một đầu khác, được gọilà đầu trước. Cấu trúc này được sử dụng trong các tình huống lập trình cần xử lý một dãy các phần tử theo một trật tự cố định. Việc xử lý này gọi là FIFO (First Int First Out).