1 Указатели. Основные операции с указателями

Каждый элемент данных, хранящихся в памяти компьютера, имеет свой адрес. Адреса могут находиться в специальных переменных, называемых указателями. Мы будем рассматривать типизированные указатели, которые могут хранить адреса только объектов определенного типа.

Пусть указатели р и q содержат адрес объекта x некоторого типа tData. Графически будем изображать это следующим образом:

Рисунок 12 - Равенство указателей

Стрелка начинается в указателе и указывает на объект в целом, а не на отдельную компоненту, поэтому указатели p и q равны. Заметим, что обычно адрес объекта совпадает с адресом его первой компоненты. Можно обращаться к переменной по имени, а можно по адресу. При обращении по адресу не нужно знать имени переменной.

Основные операции с указателями приведены в следующей таблице.

Таблица 2 - Основные операции с указателями

2 Основные операции с линейными списками

Списком называется последовательность однотипных элементов, связанных между собой указателями. Будем считать, что элементы списка имеют тип tLE, указатели на элементы списка имеют тип pLE.

Рисунок 13 - Указатель на элемент списка

Поле Next является указателем на элемент списка и может занимать произвольное место в структуре элемента. Однако если оно является первым элементом структуры, то его адрес совпадает с адресом элемента списка, и это позволяет оптимизировать многие операции со списками. Поле Data содержит информацию, которая будет учитываться при сортировке.

Рассмотрим два вида списков: стек и очередь. Стек характеризуется тем, что новый элемент добавляется в начало последовательности, а удаляться может только первый элемент списка. При добавлении в очередь новый элемент ставится в конец списка, удаляется первый элемент последовательности.

Рассмотрим основные операции со стеком и очередью. Для работы со стеком необходимо иметь указатель на начало списка. Обозначим его Head. При работе с очередью требуется дополнительный указатель на конец очереди. Обозначим его Tail. Иногда при работе с очередью удобно объединять указатели Head и Tail в виде полей некоторой переменной Queue.

Добавление элемента по адресу р в стек.

Рисунок 14 - Добавление в стек

1) p→Next:=Head

2) Head:=p

Удаление из стека или очереди (при условии, что список не пуст, т.е. Head≠NIL)

1) p:=Head

2) Head:=p→Next

<освободить память по адресу p>

Рисунок 15 - Удаление из стека

Добавление элемента по адресу р в очередь.

Рисунок 16 - Добавление в очередь

1) p→Next:=NIL

2) IF (Head≠NIL) Tail→Next:=p

         ELSE Head:=p

     FI

3) Tail:=p

Операцию добавления элемента в очередь можно оптимизировать в случае, если поле Next является первой компонентой элемента очереди и его адрес совпадает с адресом всего элемента. Зададим пустую очередь следующим образом:

Рисунок 17. Структура очереди

Эту операцию назовем инициализацией очереди. Тогда добавление элемента в очередь будет происходить в два раза быстрее:

Рисунок 18 - Добавление в очередь

1) Tail->Next:=p

2) Tail:=p

Перемещение элемента из начала списка List в конец очереди Queue.

Рисунок 19 - Перемещение элемента

1) Queue.Tail→Next:=List

2) Queue.Tail:=List

3) List:=List→Next