danh-sach-lien-ket pdf

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (14 MB, 156 trang )

CHAPTER 6: LINKED
LISTS

Cấu trúc dữ liệu động

3

Mục
Mục

tiêu
tiêu

Giới
Giới

thiệu
thiệu

khái
khái

niệm

niệm

cấu
cấu

trúc
trúc

dữ
dữ

liệu
liệu

động
động
.
.

Giới
Giới

thiệu
thiệu

danh
danh

sách
sách

liên
liên

kết
kết
:
:

Các
Các

kiểu
kiểu

tổ
tổ

chức
chức

dữ
dữ

liệu
liệu

theo
theo

DSLK
DSLK
.
.

Danh
Danh

sách
sách

liên
liên

kết
kết

đơn
đơn
:
:
tổ
tổ

chức
chức
,
,
các
các

thuật
thuật

toán
toán

,
,
ứng
ứng

dụng
dụng
.
.
4

Kiểu
Kiểu

dữ
dữ

liệu
liệu

tĩnh
tĩnh

Khái niệm : Một số đối tượng dữ liệu không thay thay đổi
Khái niệm : Một số đối tượng dữ liệu không thay thay đổi
được kích thước, cấu trúc, … trong suốt quá trình sống.

được kích thước, cấu trúc, … trong suốt quá trình sống.
Các đối tượng dữ liệu thuộc những kiểu dữ liệu gọi là kiểu
Các đối tượng dữ liệu thuộc những kiểu dữ liệu gọi là kiểu
dữ liệu tĩnh.
dữ liệu tĩnh.

Một số kiểu dữ liệu tĩnh : các cấu trúc dữ liệu được xây
Một số kiểu dữ liệu tĩnh : các cấu trúc dữ liệu được xây
dựng từ các kiểu cơ sở như: kiểu thực, kiểu nguyên, kiểu
dựng từ các kiểu cơ sở như: kiểu thực, kiểu nguyên, kiểu
ký tự hoặc từ các cấu trúc đơn giản như mẩu tin, tập
ký tự hoặc từ các cấu trúc đơn giản như mẩu tin, tập
hợp, mảng
hợp, mảng



Các đối tượng dữ liệu được xác định thuộc những kiểu dữ
Các đối tượng dữ liệu được xác định thuộc những kiểu dữ
liệu này thường cứng ngắt, gò bó
liệu này thường cứng ngắt, gò bó


khó diễn tả được thực
khó diễn tả được thực
tế vốn sinh động, phong phú.
tế vốn sinh động, phong phú.
5

CTDL
CTDL

tĩnh
tĩnh

–
–

Một
Một

số
số

hạn
hạn

chế
chế

Một
Một

số
số

đối
đối

tượng
tượng

dữ
dữ

liệu
liệu

trong
trong

chu
chu

kỳ

kỳ

sống
sống

của
của

nó
nó

có
có

thể
thể

thay
thay

đổi
đổi

về
về

cấu
cấu

trúc
trúc
,
,
độ
độ

lớn
lớn
,
,
như
như

danh
danh

sách

sách

các
các

học
học

viên
viên

trong
trong

một
một

lớp
lớp

học
học

có
có

thể
thể

tăng
tăng

thêm
thêm
,
,
giảm
giảm

đi
đi

Nếu
Nếu

dùng

dùng

những
những

cấu
cấu

trúc
trúc

dữ
dữ

liệu
liệu

tĩnh
tĩnh

đã
đã

biết
biết

như
như

mảng
mảng

để
để

biểu
biểu

diễn
diễn




Những

Những

thao
thao

tác
tác

phức
phức

tạp
tạp
,
,
kém
kém

tự
tự

nhiên
nhiên




chương
chương

trình
trình

khó
khó

đọc
đọc
,
,
khó
khó

bảo
bảo

trì

trì

và
và

nhất
nhất

là
là

khó
khó

có
có

thể
thể

sử
sử

dụng
dụng

bộ
bộ

nhớ
nhớ

một
một

cách
cách

có
có

hiệu
hiệu

quả

quả
.
.

Dữ
Dữ

liệu
liệu

tĩnh
tĩnh

sẽ
sẽ

chiếm
chiếm

vùng
vùng

nhớ
nhớ

đã
đã

dành
dành

cho
cho

chúng
chúng

suốt
suốt

quá
quá

trình
trình

hoạt
hoạt

động
động

của
của

chương
chương

trình
trình




sử
sử

dụng
dụng

bộ
bộ

nhớ
nhớ

kém
kém

hiệu
hiệu

quả
quả
.
.
6

CTDL tĩnh
CTDL tĩnh

Mảng 1 chiều
Mảng 1 chiều


Kích thước cố định (fixed size)
Kích thước cố định (fixed size)

Chèn 1 phần tử vào mảng rất khó
Chèn 1 phần tử vào mảng rất khó

Các phần tử tuần tự theo chỉ số 0
Các phần tử tuần tự theo chỉ số 0
⇒
⇒
n-1
n-1

Truy cập ngẫu nhiên (random access)
Truy cập ngẫu nhiên (random access)
0
1
2 3 4
n-2
n-1
chè
n
7

Cấu trúc dữ liệu động
Cấu trúc dữ liệu động

Danh sách liên kết
Danh sách liên kết


Cấp phát động lúc chạy chương trình
Cấp phát động lúc chạy chương trình

Các phần tử nằm rải rác ở nhiều nơi trong bộ nhớ
Các phần tử nằm rải rác ở nhiều nơi trong bộ nhớ

Kích thước danh sách chỉ bị giới hạn do RAM
Kích thước danh sách chỉ bị giới hạn do RAM

Thao tác thêm xoá đơn giản
Thao tác thêm xoá đơn giản
Insert,
Delete
8

Hướng
Hướng

giải
giải

quyết
quyết

Cần
Cần

xây
xây

dựng
dựng

cấu
cấu

trúc
trúc

dữ
dữ

liệu
liệu

đáp
đáp

ứng
ứng

được
được

các
các

yêu
yêu

cầu
cầu
:
:

Linh
Linh

động
động

hơn
hơn
.

.

Có
Có

thể
thể

thay
thay

đổi
đổi

kích
kích

thước
thước
,
,
cấu
cấu

trúc
trúc

trong
trong

suốt
suốt

thời
thời

gian
gian

sống
sống
.
.



Cấu
Cấu

trúc
trúc

dữ
dữ

liệu
liệu

động
động
.
.

Danh sách liên kết
Danh sách liên kết

( LINKED LIST )
( LINKED LIST )
10

Biến
Biến

không
không

động
động

Biến
Biến

không
không

động
động
(
(
biến
biến

tĩnh
tĩnh
,
,
biến

biến

nửa
nửa

tĩnh
tĩnh
)
)
là
là

những
những

biến
biến

thỏa
thỏa
:
:

Được
Được

khai
khai

báo
báo

tường
tường

minh
minh
,
,

Tồn
Tồn

tại
tại

khi
khi

vào
vào

phạm
phạm

vi
vi

khai
khai

báo
báo

và
và

chỉ
chỉ

mất

mất

khi
khi

ra
ra

khỏi
khỏi

phạm
phạm

vi
vi

này
này
,
,

Được
Được

cấp
cấp

phát
phát

vùng
vùng

nhớ
nhớ

trong
trong

vùng
vùng

dữ
dữ

liệu
liệu
(
(
Data
Data

segment
segment
)
)
hoặc
hoặc

là
là

Stack
Stack
(
(
đối
đối

với
với

biến
biến

nửa
nửa

tĩnh
tĩnh
-
-
các
các

biến
biến

cục
cục

bộ
bộ
).
).


Kích
Kích

thước
thước

không
không

thay
thay

đổi
đổi

trong
trong

suốt
suốt

quá

quá

trình
trình

sống
sống
.
.

Do
Do

được
được

khai
khai

báo
báo

tường
tường

minh
minh
,
,
các
các

biến
biến

không
không

động
động

có
có

một
một

định
định

danh
danh

đã
đã

được
được

kết
kết

nối
nối

với
với

địa
địa

chỉ
chỉ

vùng
vùng

nhớ
nhớ

lưu
lưu

trữ
trữ

biến
biến

và
và

được
được

truy
truy

xuất
xuất

trực
trực

tiếp
tiếp

thông
thông

qua
qua

định
định

danh
danh

đó
đó
.
.

Ví
Ví

dụ
dụ
:
:
int a; // a, b là các biến không động
char b[10];
11

Biến
Biến

động
động


Trong
Trong

nhiều
nhiều

trường
trường

hợp
hợp
,
,
tại
tại

thời
thời

điểm
điểm

biên
biên

dịch
dịch

không
không

thể
thể

xác
xác

định
định

trước
trước

kích
kích

thước
thước

chính
chính

xác
xác

của
của

một
một

số
số

đối
đối

tượng
tượng

dữ
dữ

liệu
liệu

do
do

sự
sự

tồn
tồn

tại
tại

và
và

tăng
tăng

trưởng
trưởng

của
của

chúng
chúng

phụ
phụ

thuộc
thuộc

vào
vào

ngữ
ngữ

cảnh
cảnh

của
của

việc
việc

thực
thực

hiện
hiện

chương
chương

trình
trình

.
.

Các
Các

đối
đối

tượng
tượng

dữ
dữ

liệu
liệu

có
có

đặc
đặc

điểm
điểm

kể
kể

trên
trên

nên
nên

được
được

khai
khai

báo
báo

như

như

biến
biến

động
động
.
.
Biến
Biến

động
động

là
là

những
những

biến
biến

thỏa
thỏa
:
:

Biến
Biến

không
không

được
được

khai
khai

báo
báo

tường
tường

minh
minh
.
.

Có
Có

thể
thể

được
được

cấp
cấp

phát
phát

hoặc
hoặc

giải

giải

phóng
phóng

bộ
bộ

nhớ
nhớ

khi
khi

người
người

sử
sử

dụng
dụng

yêu
yêu

cầu
cầu
.
.


Các
Các

biến
biến

này
này

không
không

theo
theo

qui
qui

tắc
tắc

phạm
phạm

vi
vi
(
(
tĩnh
tĩnh
).
).

Vùng
Vùng

nhớ
nhớ

của
của

biến
biến

được
được

cấp
cấp

phát
phát

trong
trong

Heap
Heap
.
.


Kích
Kích

thước
thước

có
có

thể
thể

thay
thay

đổi
đổi

trong
trong

quá
quá

trình
trình

sống
sống
.
.
12

Biến
Biến

động
động


Do
Do

không
không

được

được

khai
khai

báo
báo

tường
tường

minh
minh

nên
nên

các
các

biến
biến

động
động

không
không

có
có

một
một

định
định

danh
danh

được
được

kết

kết

buộc
buộc

với
với

địa
địa

chỉ
chỉ

vùng
vùng

nhớ
nhớ

cấp
cấp

phát
phát

cho
cho

nó
nó
,
,
do
do

đó
đó

gặp
gặp

khó
khó

khăn

khăn

khi
khi

truy
truy

xuất
xuất

đến
đến

một
một

biến
biến

động
động
.

.

Để
Để

giải
giải

quyết
quyết

vấn
vấn

đề
đề
,
,
biến
biến

con
con

trỏ
trỏ
(
(
là
là

biến
biến

không
không

động
động
)
)
được
được

sử
sử

dụng
dụng

để
để

trỏ
trỏ

đến
đến

biến
biến

động
động
.
.

Khi
Khi

tạo
tạo

ra
ra

một
một

biến
biến

động
động
,
,
phải
phải

dùng
dùng

một
một

con

con

trỏ
trỏ

để
để

lưu
lưu

địa
địa

chỉ
chỉ

của
của

biến
biến

này
này

và
và

sau
sau

đó
đó
,
,
truy
truy

xuất
xuất

đến
đến

biến

biến

động
động

thông
thông

qua
qua

biến
biến

con
con

trỏ
trỏ

đã
đã

biết
biết

định
định

danh
danh
.
.
13

Biến
Biến

động
động


Hai
Hai

thao
thao

tác
tác

cơ
cơ

bản
bản

trên
trên

biến
biến

động
động

là
là

tạo
tạo

và
và

hủy
hủy

một
một

biến
biến

động
động

do
do

biến
biến

con
con

trỏ
trỏ

‘p’
‘p’

trỏ
trỏ

đến
đến
:
:

Tạo
Tạo

ra
ra

một
một

biến
biến

động
động

và
và

cho
cho

con
con

trỏ
trỏ

‘p’

‘p’

chỉ
chỉ

đến
đến

nó
nó


Hủy
Hủy

một
một

biến
biến

động
động

do
do

p
p

chỉ
chỉ

đến
đến
14

Biến
Biến

động
động


Tạo
Tạo

ra
ra

một
một

biến
biến

động
động

và
và

cho
cho

con
con

trỏ

trỏ

‘p’
‘p’

chỉ
chỉ

đến
đến

nó
nó

void* malloc(size);

//
//
trả
trả

về
về

con
con

trỏ
trỏ

chỉ
chỉ

đến
đến

vùng
vùng

nhớ
nhớ

//
//
size

size

byte
byte

vừa
vừa

được
được

cấp
cấp

phát
phát
.
.
void* calloc(n,size);
//
//
trả
trả

về
về

con
con

trỏ
trỏ

chỉ
chỉ

đến
đến

vùng
vùng

nhớ
nhớ

//
//

vừa
vừa

được
được

cấp
cấp

phát
phát

gồm
gồm

n
n

phần
phần

tử
tử

,
,

//
//
mỗi
mỗi

phần
phần

tử
tử

có
có

kích
kích

thước
thước

size
size

byte
byte
new

//
//
toán
toán

tử
tử

cấp
cấp

phát
phát

bộ
bộ

nhớ
nhớ

trong
trong

C
C
++
++

Hàm
Hàm

free
free
(
(
p
p
)
)
huỷ
huỷ

vùng
vùng

nhớ
nhớ

cấp
cấp

phát
phát

bởi
bởi

hàm
hàm

malloc
malloc

hoặc
hoặc

calloc
calloc

do
do

p
p

trỏ
trỏ

tới
tới

Toán
Toán

tử
tử

delete

p
p

huỷ
huỷ

vùng
vùng

nhớ
nhớ

cấp
cấp

phát
phát

bởi
bởi

toán

toán

tử
tử

new

do
do

p
p

trỏ
trỏ

tới
tới
15

Biến
Biến

động

động

–
–

Ví
Ví

dụ
dụ

int *p1, *p2;
// cấp phát vùng nhớ cho 1 biến động kiểu int
p1 = (int*)malloc(sizeof(int));
*p1 = 5; // đặt giá trị 5 cho biến động đang
được p1 quản lý
// cấp phát biến động kiểu mảng gồm 10 phần tử kiểu
int
p2 = (int*)calloc(10, sizeof(int));
*(p2+3) = 0; // đặt giá trị 0 cho phần tử thứ 4
của mảng p2
free(p1);
free(p2);
16

Kiểu

Kiểu

dữ
dữ

liệu
liệu

Con
Con

trỏ
trỏ

Kiểu
Kiểu

con
con

trỏ
trỏ

là
là

kiểu
kiểu

cơ
cơ

sở
sở

dùng
dùng

lưu
lưu

địa
địa

chỉ
chỉ

của
của

một
một

đối
đối

tượng
tượng

dữ
dữ

liệu
liệu

khác
khác
.
.


Biến
Biến

thuộc
thuộc

kiểu
kiểu

con
con

trỏ
trỏ

Tp
Tp

là
là

biến

biến

mà
mà

giá
giá

trị
trị

của
của

nó
nó

là
là

địa
địa

chỉ
chỉ

cuả
cuả

một
một

vùng
vùng

nhớ
nhớ

ứng
ứng

với
với

một

một

biến
biến

kiểu
kiểu

T
T
,
,
hoặc
hoặc

là
là

giá
giá

trị
trị

NULL
NULL
.
.
17

Con
Con

trỏ
trỏ

–
–

Khai
Khai

báo
báo

Cú
Cú

pháp
pháp

định
định

nghĩa
nghĩa

một
một

kiểu
kiểu

con
con

trỏ
trỏ

trong
trong

ngôn
ngôn

ngữ
ngữ

C
C
:
:
typedef <kiểu cơ sở> * < kiểu con trỏ>;

Ví
Ví

dụ
dụ
:
:
typedef int *intpointer;
intpointer p;
hoặc
hoặc
int *p;
là

là

những
những

khai
khai

báo
báo

hợp
hợp

lệ
lệ
.
.
18

Con
Con

trỏ

trỏ

–
–

Thao
Thao

tác
tác

căn
căn

bản
bản

Các
Các

thao
thao

tác
tác

cơ
cơ

bản
bản

trên
trên

kiểu
kiểu

con
con

trỏ
trỏ
:(
:(
minh
minh

họa
họa

bằng
bằng

C
C
)
)

Khi
Khi
1
1
biến
biến

con
con

trỏ
trỏ

p
p

lưu
lưu

địa
địa

chỉ
chỉ

của
của

đối
đối

tượng
tượng

x

x
,
,
ta
ta

nói
nói

‘p
‘p

trỏ
trỏ

đến
đến

x’
x’
.
.

Gán
Gán

địa
địa

chỉ
chỉ

của
của

một
một

vùng
vùng

nhớ
nhớ

con
con

trỏ
trỏ

p
p
:
:
p
p
= <
= <
địa
địa

chỉ
chỉ
>;
>;
ví duï :
ví duï :

int i,*
int i,*
p;
p;

p=&i;
p=&i;

Truy
Truy

xuất
xuất

nội
nội

dung
dung

của
của

đối
đối

tượng
tượng

do
do

p
p

trỏ
trỏ

đến
đến
(*
(*
p
p
)
)
19

Danh
Danh

sách
sách

liên
liên

kết
kết
(
(
List
List
)
)
I.
I.
Định
Định

nghĩa
nghĩa
:
:

Một danh sách (list) là một tập hợp gồm một
Một danh sách (list) là một tập hợp gồm một
số hữu hạn phần tử cùng kiểu, có thứ tự.
số hữu hạn phần tử cùng kiểu, có thứ tự.
Có hai cách cài đặt danh sách là :

Có hai cách cài đặt danh sách là :

Cài đặt theo kiểu kế tiếp : ta có danh sách
Cài đặt theo kiểu kế tiếp : ta có danh sách
kề hay danh sách đặc.
kề hay danh sách đặc.

Cài đặt theo kiểu liên kết : ta có danh sách
Cài đặt theo kiểu liên kết : ta có danh sách
liên kết.
liên kết.
20

Danh
Danh

sách
sách

liên
liên

kết
kết
(
(
List

List
)
)
a.
a.
Danh sách kề :
Danh sách kề :


Các phần tử của danh sách gọi là các node, được lưu trữ
Các phần tử của danh sách gọi là các node, được lưu trữ
kề liền nhau trong bộ nhớ. Mỗi node có thể là một giá
kề liền nhau trong bộ nhớ. Mỗi node có thể là một giá
trò kiểu int, float, char, … hoặc có thể là một struct với
trò kiểu int, float, char, … hoặc có thể là một struct với
nhiều vùng tin. Mảng hay chuỗi là dạng của danh sách
nhiều vùng tin. Mảng hay chuỗi là dạng của danh sách
kề.
kề.

Đòa chỉ của mỗi node trong danh sách được xác đònh
Đòa chỉ của mỗi node trong danh sách được xác đònh
bằng chỉ số (index). Chỉ số của danh sách là một số
bằng chỉ số (index). Chỉ số của danh sách là một số
nguyên và được đánh từ 0 đến một giá trò tối đa nào đó.
nguyên và được đánh từ 0 đến một giá trò tối đa nào đó.

Danh sách kề là cấu trúc dữ liệu tónh, số node tối đa
Danh sách kề là cấu trúc dữ liệu tónh, số node tối đa

của danh sách kề cố đònh sau khi cấp phát nên số node
của danh sách kề cố đònh sau khi cấp phát nên số node
cần dùng có khi thừa hay thiếu. Ngoài ra danh sách kề
cần dùng có khi thừa hay thiếu. Ngoài ra danh sách kề
không phù hợp với các thao tác thường xuyên như thêm
không phù hợp với các thao tác thường xuyên như thêm
hay xóa phần tử trên danh sách,
hay xóa phần tử trên danh sách,
21

Danh
Danh

sách
sách

liên
liên

kết
kết
(
(
List
List
)
)

b.
b.
Danh sách liên kết :
Danh sách liên kết :

Các phần tử của danh sách gọi là node, nằm rải rác
Các phần tử của danh sách gọi là node, nằm rải rác
trong bộ nhớ. Mỗi node, ngoài vùng dữ liệu thông
trong bộ nhớ. Mỗi node, ngoài vùng dữ liệu thông
thường, còn có vùng liên kết chứa đòc chỉ của node kế
thường, còn có vùng liên kết chứa đòc chỉ của node kế
tiếp hay node trước nó.
tiếp hay node trước nó.

Danh sách liên kết là cấu trúc dữ liệu động, có thể
Danh sách liên kết là cấu trúc dữ liệu động, có thể
thêm hay hủy node của danh sách trong khi chay
thêm hay hủy node của danh sách trong khi chay
chương trình. Với cách cài đặt các thao tác thêm hay
chương trình. Với cách cài đặt các thao tác thêm hay
hủy node ta chỉ cần thay đổi lại vùng liên kết cho phù
hủy node ta chỉ cần thay đổi lại vùng liên kết cho phù
hợp.
hợp.

Tuy nhiên, việc lưu trữ danh sách liên kết tốn bộ nhớ
Tuy nhiên, việc lưu trữ danh sách liên kết tốn bộ nhớ
hơn anh sách kề vì mỗi node của danh sách phải chứa
hơn anh sách kề vì mỗi node của danh sách phải chứa
thêm vùng liên kết. Ngoài ra việc truy xuất node thứ I

thêm vùng liên kết. Ngoài ra việc truy xuất node thứ I
trong danh sách liên kết chậm hơn vì phải duyệt từ đầu
trong danh sách liên kết chậm hơn vì phải duyệt từ đầu
danh sách.
danh sách.
22


Có
Có

nhiều
nhiều

kiểu
kiểu

tổ
tổ

chức
chức

liên
liên