Bài giảng Cấu trúc dữ liệu và giải thuật - Chương 4: Kiểu danh sách liên kết - Thiều Quang Trung

CHƯƠNG 4 KIỂU DANH SÁCH LIÊN KẾT GV Th.S. Thiều Quang Trung Bộ môn Khoa học cơ bản Trường Cao đẳng Kinh tế Đối ngoại • Khái niệm danh sách liên kết 1 • Các phép tính trên danh sách liên kết đơn 2 • Các phép tính trên danh sách liên kết kép 3 • Ứng dụng của danh sách liên kết 4 Nội dung 2 GV. Thiều Quang Trung Danh sách liên kết • Định nghĩa: Danh sách liên kết (DSLK) là một danh sách mà các phần tử được kết nối với nhau nhờ vào vùng liên kết của chúng. • Một phần tử của DSLK bao gồm 2 vùng chính: – Vùng chứa thông tin – Vùng chứa địa chỉ, còn gọi là vùng liên kết • DSLK là cấu trúc dữ liệu động nên có thể thực hiện các phép thêm vào, loại bỏ phần tử trong khi chạy chương trình. • Việc lưu trữ DSLK tốn bộ nhớ hơn danh sách đặc vì phải chứa thêm vùng liên kết. 3 GV. Thiều Quang Trung Danh sách liên kết • Các kiểu tổ chức DSLK: – Danh sách liên kết đơn: mỗi phần tử liên kết với phần tử đứng sau nó trong danh sách: – Danh sách liên kết kép: mỗi phần tử liên kết với các phần tử đứng trước và sau nó trong danh sách: – Danh sách liên kết vòng: phần tử cuối danh sách liên kết với phần tử đầu danh sách: 4 GV. Thiều Quang Trung A B X Z Y A B C D Danh sách liên kết – Danh sách liên kết đơn vòng – Danh sách liến kết kép vòng 5 GV. Thiều Quang Trung A B X Z Y A B C D Danh sách liên kết • Các phép toán cơ bản trên danh sách liên kết: 1. Khởi tạo danh sách 2. Kiểm tra danh sách rỗng 3. Tìm kiếm 1 phần tử trong danh sách 4. Thêm 1 phần tử vào danh sách 5. Hủy 1 phần tử khỏi danh sách 6. Duyệt danh sách 7. Hủy toàn bộ danh sách 6 GV. Thiều Quang Trung Danh sách liên kết đơn • Định nghĩa: DSLK đơn là loại DSLK mà vùng địa chỉ của mỗi phần tử chỉ chứa duy nhất một địa chỉ của phần tử tiếp theo. • Phần tử cuối cùng của DSLK đơn sẽ trỏ đến NULL GV. Thiều Quang Trung 7 A B X Z Y head NULL Danh sách liên kết đơn • Ví dụ: Ta có danh sách theo dạng bảng sau Ta có danh sách liên kết là : Joe – Marta – Bill – Koch - Sahra GV. Thiều Quang Trung 8 Address Name Age Link 100 Joe 20 140 110 Bill 42 500 140 Marta 27 110 230 Sahra 25 NULL 500 Koch 31 230 Cài đặt danh sách liên kết đơn • Khai báo kiểu của 1 phần tử và kiểu danh sách liên kết đơn. • Để đơn giản ta xét mỗi node gồm vùng chứa dữ liệu là kiểu số nguyên: typedef struct NODE // kiểu của một phần tử trong danh sách { int info; NODE *pNext; }; typedef struct LIST // kiểu danh sách liên kết { NODE *phead; }; • Trong thực tế biến info là một kiểu struct GV. Thiều Quang Trung 9 Ví dụ danh sách liên kết đơn GV. Thiều Quang Trung 10 Các phép toán trên DSLK đơn 1. Khởi tạo danh sách: Khi khởi tạo, DSLK rỗng, ta đặt pHead = NULL GV. Thiều Quang Trung 11 2. Kiểm tra danh sách rỗng: Kiểm tra pHead có bằng NULL hay không GV. Thiều Quang Trung 12 Các phép toán trên DSLK đơn 3. Tìm kiếm 1 phần tử trong danh sách: NODE* Search(LIST &list , int x) { NODE* p=list.pHead; while( p!=NULL && p->info!=x) p=p->pNext; return p; } GV. Thiều Quang Trung 13 Các phép toán trên DSLK đơn 4. Thêm 1 phần tử vào DSLK: • Tạo node: GV. Thiều Quang Trung 14 // Gán thông tin cho phần tử p Các phép toán trên DSLK đơn 4.1. Thêm vào đầu DSLK: GV. Thiều Quang Trung 15 Các phép toán trên DSLK đơn 4.2. Thêm vào ngay sau phần tử q: GV. Thiều Quang Trung 16 Các phép toán trên DSLK đơn 5. Hủy 1 phần tử khỏi DSLK: 5.1. Hủy 1 phần tử ở đầu danh sách: GV. Thiều Quang Trung 17 Các phép toán trên DSLK đơn 5.2. Hủy 1 phần tử đứng sau q: GV. Thiều Quang Trung 18 Các phép toán trên DSLK đơn 5.3. Hủy 1 phần tử có giá trị x: GV. Thiều Quang Trung 19 Các phép toán trên DSLK đơn 6. Duyệt DSLK: GV. Thiều Quang Trung 20 Các phép toán trên DSLK đơn In các phần tử trong DSLK: void Output(LIST &list) { NODE* p=list.pHead; while(p!=NULL) { printf(“%d\t”,p->info); p=p ->pNext; } printf(“\n”); } GV. Thiều Quang Trung 21 Các phép toán trên DSLK đơn 7. Hủy toàn bộ DSLK: GV. Thiều Quang Trung 22 Các phép toán trên DSLK đơn Nhận xét danh sách liên kết đơn • Ưu và nhược điểm của DSLK đơn: 1. Ưu điểm: - Dễ thực hiện các thao tác thêm, hủy một phần tử. - Tận dụng được các vùng nhớ rời rạc 2. Nhược điểm: - Không thuận tiện cho thao tác truy xuất phần tử vì phải duyệt từ đầu danh sách. GV. Thiều Quang Trung 23 Danh sách liên kết kép • Định nghĩa: DSLK kép (double linked list) là DSLK mà mỗi phần tử có 2 vùng liên kết: một vùng liên kết đến phần tử đứng trước nó và một vùng liên kết đến phần tử đứng sau nó GV. Thiều Quang Trung 24 Cài đặt danh sách liên kết kép GV. Thiều Quang Trung 25 Danh sách liên kết kép • Các phép toán trên DSLK kép: 1. Khởi tạo danh sách (tương tự DSLK đơn) 2. Thêm 1 phần tử vào danh sách 3. Tìm kiếm 1 phần tử trong danh sach (tương tự DSLK đơn) 4. Hủy một phần tử khỏi danh sách 5. Duyệt danh sách (tương tự DSLK đơn) 6. Hủy toàn bộ danh sách (tương tự DSLK đơn) GV. Thiều Quang Trung 26 Các phép toán trên DSLK kép • Hàm bổ trợ tạo một Node mới – GV. Thiều Quang Trung 27 • Thêm 1 phần tử vào đầu danh sách GV. Thiều Quang Trung 28 Các phép toán trên DSLK kép • Thêm 1 phần tử vào đầu danh sách – GV. Thiều Quang Trung 29 Các phép toán trên DSLK kép • Thêm 1 phần tử vào sau phần tử q: – GV. Thiều Quang Trung 30 Các phép toán trên DSLK kép GV. Thiều Quang Trung 31 Các phép toán trên DSLK kép • Thêm 1 phần tử vào trước phần tử q: – GV. Thiều Quang Trung 32 Các phép toán trên DSLK kép • Hủy 1 phần tử khỏi danh sách: – Hủy phần tử ở đầu danh sách: GV. Thiều Quang Trung 33 Các phép toán trên DSLK kép • Hủy phần tử đứng sau phần tử q: GV. Thiều Quang Trung 34 Các phép toán trên DSLK kép • Hủy phần tử đứng trước phần tử q: GV. Thiều Quang Trung 35 Các phép toán trên DSLK kép • Hủy phần tử có giá trị x: GV. Thiều Quang Trung 36 Các phép toán trên DSLK kép 1. Máy tính bỏ túi: - Mô tả: xây dựng chương trình minh họa 1 máy tính bỏ túi dạng đơn giản - Cách biểu diển: Phép toán được nhập vào dưới dạng hậu tố + VD: tính a*(b+c) + biểu thức hậu tố: abc+* - Ứng dụng stack để tính kết quả biểu thức GV. Thiều Quang Trung 37 Ứng dụng của danh sách 2. Bài toán đa thức: - Cộng, trừ, nhân, chia 2 đa thức. GV. Thiều Quang Trung 38 Ứng dụng của danh sách 3. Bài toán tính giá trị biểu thức: - Biểu thức dạng trung tố: là cách viết tự nhiên của biểu thức. VD: 8+2*(5-3) - Biểu thức dạng hậu tố(postfix): còn được gọi là dạng ký pháp nghịch đảo Ba Lan (reverse Polish). Trong biểu thức dạng này, toán tử luôn đứng sau toán hạng của nó. VD: 8+2*(5-3)  8253-*+ GV. Thiều Quang Trung 39 Ứng dụng của danh sách GV: Thiều Quang Trung 40