Связное представление данных в памяти

ДИНАМИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ ДАННЫХ. СВЯЗНЫЕ СПИСКИ

Структуры данных

Конспект лекций

Лекция 9 - 11

Динамические структуры данных

Научный редактор доц., д-р техн. наук Л.Г. Доросинский

Екатеринбург

Содержание

1.ДИНАМИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ ДАННЫХ. СВЯЗНЫЕ СПИСКИ.. 3

1.1. Связное представление данных в памяти. 3

1.2. Стеки. 4

1.2.1. Логическая структура стека. 4

1.2.2. Машинное представление стека и реализация операций. 5

1.2.3. Стеки в вычислительных системах. 7

1.3. Очереди FIFO.. 9

1.3.1. Логическая структура очереди. 9

1.3.2. Машинное представление очереди FIFO и реализация операций. 9

1.3.3. Очереди с приоритетами. 11

1.3.4. Очереди в вычислительных системах. 11

1.4. Деки. 12

1.4.1. Логическая структура дека. 12

1.4.2. Деки в вычислительных системах. 13

1.5. Связные линейные списки. 14

1.5.1. Машинное представление связных линейных списков. 14

1.5.2. Реализация операций над связными линейными списками. 16

2. Применение линейных списков. 23

3. Мультисписки. 27

4. Нелинейные разветвленные списки. 30

4.1. Основные понятия. 30

4.2. Представление списковых структур в памяти. 32

5. Операции обработки списков. 34

6. Управление динамически выделяемой памятью.. 43

Динамические структуры по определению характеризуются отсутствием физической смежности элементов структуры в памяти, непостоянством и непредсказуемостью размера (числа элементов) структуры в процессе ее обработки. В этом разделе рассмотрены особенности динамических структур, определяемые их первым характерным свойством. Особенности, связанные со вторым свойством, рассматриваются в последнем разделе данной главы.

Поскольку элементы динамической структуры располагаются по непредсказуемым адресам памяти, адрес элемента такой структуры не может быть вычислен из адреса начального или предыдущего элемента. Для установления связи между элементами динамической структуры используются указатели, через которые устанавливаются явные связи между элементами. Такое представление данных в памяти называется связным. Элемент динамической структуры состоит из двух полей:

· информационного поля или поля данных, в котором содержатся те данные, ради которых и создается структура; в общем случае информационное поле само является интегрированной структурой - вектором, массивом, записью и т.п.;

· поля связок, в котором содержатся один или несколько указателей, связывающих данный элемент с другими элементами структуры.

Когда связное представление данных используется для решения прикладной задачи, для конечного пользователя "видимым" делается только содержимое информационного поля, а поле связок используется только программистом-разработчиком.

Достоинства связного представления данных - в возможности обеспечения значительной изменчивости структур;

· размер структуры ограничивается только доступным объемом машинной памяти;

· при изменении логической последовательности элементов структуры требуется не перемещение данных в памяти, а только коррекция указателей.

Вместе с тем связное представление не лишено и недостатков, основные из которых:

· работа с указателями требует, как правило, более высокой квалификации от программиста;

· на поля связок расходуется дополнительная память;

· доступ к элементам связной структуры может быть менее эффективным по времени.

Последний недостаток является наиболее серьезным и именно им ограничивается применимость связного представления данных. Если в смежном представлении данных для вычисления адреса любого элемента нам во всех случаях достаточно было номера элемента и информации, содержащейся в дескрипторе структуры, то для связного представления адрес элемента не может быть вычислен из исходных данных. Дескриптор связной структуры содержит один или несколько указателей, позволяющих войти в структуру, далее поиск требуемого элемента выполняется следованием по цепочке указателей от элемента к элементу. Поэтому связное представление практически никогда не применяется в задачах, где логическая структура данных имеет вид вектора или массива - с доступом по номеру элемента, но часто применяется в задачах, где логическая структура требует другой исходной информации доступа (таблицы, списки, деревья и т.д.).

Дата добавления: 2014-01-07