Các thuật toán trên cấu trúc, danh sách liên kết

Kỹ thuật lập trì nh
97
CHƯƠNG 5 CáC THUậT TOáN TRÊN CấU TRúC
DANH SáCH LIÊN KếT (LINKED LIST)

I. Khái niệm:
Cấ u trúc danh sá ch liê n kế t là cấ u trúc động, việ c cấ p phá t nút và giả i
phóng nút trê n danh sá ch xả y ra khi chương trì nh đang chạy. Ta thường cấ p phá t
nút cho danh sá ch liê n kế t bằ ng biế n động.
Cá c phầ n tử sẽ đ ược cấ p phá t vùng nhớ trong quá trì nh thực thi chương
trì nh, do đó chú ng có thể nằ m rả i rá c ở nhiề u nơi khá c nhau trong bộ nhớ (không
liê n tục) .

3

First
1

2






















4

Cá c phầ n tử trong danh sá ch đ ược kế t nối với nhau theo chùm liê n kế t như
hì nh trê n:
- First là con trỏ chỉ đế n phầ n tử đầ u của danh sá ch liê n kế t
- Phầ n tử cuối của danh sá ch liê n kế t với vùng liê n kế t có giá trị NULL
-Mỗi nút của danh sá ch có trường info chứa nội dung của nút và trường
next là con trỏ chỉ đế n nút kế tiế p trong danh sá ch.
* Lưu ý
:
- Cấ u trúc danh sá ch liê n kế t là cấ u trúc động, cá c nút đ ược cấ p phá t hoặ c
bị giả i phóng khi chương trì nh đang chạ y.
- Danh sá ch liê n kế t rấ t thí ch hợp khi thực hiệ n cá c phép toá n trê n danh

sá ch thường bị biế n động. Trong trường hợp xóa hay thê m phầ n tử trong danh
sá ch liê n kế t thì ta không dời cá c phầ n tử đi như trong mả ng mà chỉ việ c hiệ u
chỉ nh lạ i trường next tạ i cá c nút đang thao tác. Thời gian thực hiệ n cá c phép toá n
thê m và o và loạ i bỏ không phụ thuộc và o số phầ n tử của danh sá ch liê n kế t.
Nil
First

Kỹ thuật lập trì nh
98
- Tuy nhiê n, danh sá ch liê n kế t cũng có cá c điể m hạ n chế sau:
+ Vì mỗi nút của danh sá ch liê n kế t phả i chứa thê m trường next nê n danh
sá ch liê n kế t phả i tốn thê m bộ nhớ.
+ Tì m kiế m trê n danh sá ch liê n kế t không nhanh vì ta chỉ được truy xuấ t
tuầ n tự từ đầ u danh sá ch.
& Khai bá o
: Một phầ n tử của danh sá ch liê n kế t í t nhấ t phả i có hai thà nh
phầ n : nội dung của phầ n tử (info) và thà nh phầ n next liê n kế t phầ n tử nà y với
phầ n tử khá c.
Giả sử ta khai bá o kiể u NODEPTR là kiể u con trỏ chỉ đế n nút trong 1 danh
sá ch liê n kế t, mỗi phầ n tử có 2 thà nh phầ n : info (int) và next .
struct node
{ int info ;
struct node *next ;
};
typedef struct node *NODEPTR;
- Để khai bá o biế n First quả n lý danh sá ch liê n kế t ta viế t như sau:
NODEPTR First;
- Khởi tạ o danh sá ch liê n kế t : First = NULL;
- Ghi chú
:

' Thà nh phầ n chứa nội dung có thể gồm nhiề u vùng với các kiể u dữ liệ u
khá c nhau.
' Thà nh phầ n liê n kế t cũng có thể nhiề u hơn một nế u là danh sá ch đa liê n
kế t hoặ c danh sá ch liê n kế t kép.
' First là con trỏ trỏ đế n phầ n tử đầ u tiê n của danh sá ch liê n kế t, nó có thể
là kiể u con trỏ (như khai bá o trê n), và cũng có thể là một struct có hai
thà nh phầ n: First trỏ đế n phầ n tử đầ u tiê n của danh sá ch liê n kế t, và Last
trỏ đế n phầ n tử cuối của danh sá ch liê n kế t.
struct Linked_List;
{ First NODEPTR;
Last NODEPTR;
};
II. Các phép toán trên danh sách liên kết
:
II.1. Tạo danh sách
:
a. Khởi tạ o danh sá ch
(Initialize): dùng để khởi động một danh sá ch liê n
kế t, cho chương trì nh hiể u là hiệ n tạ i danh sá ch liê n kế t chưa có phầ n tử.
void Initialize(NODEPTR &First)
{
Kỹ thuật lập trì nh
99
First = NULL;
}
b. Cấ p phá t vùng nhớ
(New_Node): cấ p phá t một nút cho danh sá ch liê n
kế t. Hà m New_Node nà y trả về địa chỉ của nút vừa cấ p phá t.
Trong chương trì nh có sử dụng hà m malloc (trong <alloc.h>) , hà m nà y cấ p
phá t một khối nhớ tí nh theo byte từ bộ nhớ heap. Nế u cấ p phá t thà nh công, hà m

malloc trả về địa chỉ của vùng nhớ vừa cấ p phá t, ngược lạ i nó sẽ trả về NULL.
NODEPTR New_Node()
{
NODEPTR p;
p = (NODEPTR)malloc(sizeof(struct node));
return (p);
}
c. Thê m và o đầ u danh sá ch
(Insert_First): thê m một nút có nội dung x và o
đầ u danh sá ch liê n kế t.
void Insert_First (NODEPTR &First, int x)
{
NODEPTR p;
p = New_Node();
p->info = x;
p->next = First;
First = p;
}
d. Thê m nút mới và o sau nút có địa chỉ p
(Insert_After): thê m một nút có
nội dung x và o sau nút có địa chỉ p trong danh sá ch liê n kế t First.
void Insert_After(NODEPTR p, int x)
{
NODEPTR q;
if(p == NULL)
printf("khong them nut moi vao danh sach duoc");
else
{
q = New_Node();
q->info = x;

q->next = p->next;
p->next = q;
}
}
Kỹ thuật lập trì nh
100
II.2. Cập nhật danh sách:
a. Giả i phóng vùng nhớ
(Free_Node): Hà m nà y dùng để hủy nút đ cấ p
phá t, và trả vùng nhớ về lạ i cho memory heap.
void Free_Node(NODEPTR p)
{
free(p);
}
b. Kiể m tra danh sá ch liê n kế t rỗng hay không
(Empty): hà m Empty trả về
TRUE nế u danh sá ch liê n kế t rỗng, và ngược lạ i.
int Empty(NODEPTR First)
{
return(First == NULL ? TRUE : FALSE);
}
c. Xóa phầ n tử đầ u của danh sá ch
(Delete_First): muốn xóa 1 phầ n tử khỏi
danh sá ch liê n kế t thì ta phả i kiể m tra xem danh sá ch có rỗng hay không. Nế u
danh sá ch có phầ n tử thì mới xóa đ ược.
void Delete_First (NODEPTR First)
{ NODEPTR p;
if (Empty(First))
printf("Danh sach rong nen khong the xoa");
else

{
p = First; // nut can xoa la nut dau
First = p->next;
Free_Node(p);
}
}
d. Xóa phầ n tử đứng sau nút có địa chỉ p
(Delete_After):
void Delete_After(NODEPTR p)
{ NODEPTR q;
// nế u p là NULL hoặ c sau p không có nút
if((p == NULL) || (p->next == NULL))
printf("khong xoa duoc");
else
{
q = p->next; // q chi nut can xoa
p->next = q->next;
Kỹ thuật lập trì nh
101
Free_Node(q);
}
}
e. Xóa toà n bộ danh sá ch
(Delete_All): ta có thể sử dụng lệ nh *First =
NULL để xóa toà n bộ danh sá ch, nhưng trong bộ nhớ, cá c vùng nhớ đ cấ p phá t
cho cá c nút không giả i phóng về lạ i cho memory heap, nê n sẽ l ng phí vùng nhớ.
Do đó, ta sử dụng giả i thuậ t sau:
void Delete_All (NODEPTR &First)
{ NODEPTR p;
while (First != NULL)

{ p=First;
First = First->next; // hoặ c First = p->next
Free_Node(p);
}
}
II.3. Duyệ t danh sách
: Thông thường ta hay duyệ t danh sá ch liê n kế t để thực
hiệ n một công việ c gì đó, như liệ t kê dữ liệ u trong danh sá ch hay đế m số nút
trong danh sá ch...
void Traverse(NODEPTR First)
{ NODEPTR p;
int stt = 0;
p = First;
if(p == NULL)
printf("\n (Khong co sinh vien trong danh sach)");
while(p != NULL)
{
printf("\n %5d%8d", stt++, p->info);
p = p->next;
}
}
II.4. Tì m kiế m
(Search): Tì m nút đầ u tiê n trong danh sá ch có info bằ ng với x.
Do đâ y là danh sá ch liê n kế t nê n ta phả i tì m từ đầ u danh sá ch.
Hà m Search nế u tì m thấ y x trong danh sá ch thì trả về địa chỉ của nút có trị
bằ ng x trong danh sá ch, nế u không có thì trả về trị NULL.
NODEPTR Search(NODEPTR First, int x)
{
NODEPTR p;