Компонентный Паскаль/Связанный список: различия между версиями

Материал из Викиучебника — открытых книг для открытого мира
Содержимое удалено Содержимое добавлено
Строка 74: Строка 74:
END Insert;
END Insert;
</source>
</source>
Работа с указателями в Компонентном Паскале упрощена до предела<ref name="указ">Традиционно считается, что работа с указателями сложна. На самом деле это не так сложно, если работать со строго типизированными данными. См. {{w|Указатель (тип данных)}}</ref>.
Работа с указателями в Компонентном Паскале упрощена до предела<ref name="указ">Традиционно считается, что работа с указателями сложна. На самом деле это не так сложно, если работать со строго типизированными данными. См. {{w|Указатель (тип данных)}}.</ref>. Если в предыдущих вариантах Паскаля (или даже во вполне современном FreePascal) использовалась специальная семантика для работы с указателями, то сейчас она изъята из языка, как излишняя. Ведь тип переменной известен точно<ref name="питон">Кроме Компонентного Паскаля, такая же простая работа с указателями присутствует в python. Но python -- язык динамический, а значит более медленный чем КП (примерно в 25-28 раз).</ref>.


== Примечания ==
== Примечания ==

Версия от 14:48, 20 апреля 2015

Понятие о связанном списке

Что такое список -- знают все из повседневной жизни. Это лист бумаги, который содержит пункты, например, того, что нужно купить в магазине. Аналога связанного списка[1] в жизни нет. С большой натяжкой связанным списком в жизни можно назвать алгоритм схемы в виде блок-схем[2]. В блок-схемах каждый последующий блок, связан с предыдущим. но в блок-схемам могут быть побочные связи, а в связанных списках их нет.

Связанный список, как и блок-схема, в каждом элементе списка содержит полезную информацию, и также содержит служебную информацию. Эта информация, может быть представлена указателем на следующий элемент, точно такой же по структуре. Такой список называется односвязным. Может быть в элементе указатель на предыдущую структуру. Такой список называется двусвязным. Могут быть ещё какие-то указатели на совсем другие структуры, по необходимости.

При использовании односвязного списка надо быть очень внимательным, чтобы цепочка не разорвалась, т. к. информация за разрывом будет потеряна. При двусвязных списках вероятность такого неприятного события сохраняется, но существенно ниже[3].

Пример использования двусвязного списка

Задача создания двусвязного списка разбивается на несколько простых подзадач.

Создание элемента двусвязного списка

Для начала создадим тип данных, соответствующей нашей задаче -- элемент двусвязного списка . Примерный код представлен ниже:

TYPE
	TDblElem = RECORD (* Элемент двусвязного списка *)
		value : INTEGER; (* полезная информация *)
		first : BOOLEAN;  (* признак первого элемента в списке *)
		Last  : BOOLEAN;  (* признак последнего элемента в списке *)
		backward: POINTER TO TDblElem; (* указатель на предыдущий элемент *)
		forward: POINTER TO TDblElem; (* указатель на следующий элемент *)
	END;

В записи использованы поля для полезного значения, флагов первого и последнего элемента, а также указатели на предыдущий и последний элемент.

Элемент двусвязного списка не является указателем на запись, т. к. с применённым подходом нельзя было бы использовать указателя на тип "указатель на запись" (т.е. на самого себя).

Создание двусвязного списка

Этот тип данных не будет напрямую содержать элементы. В нём будет содержаться только служебная информация по списку, а также указатели на первый и последний элемент списка.

Пример такого списка:

TDblList = POINTER TO RECORD (* двусвязный список *)
	first : POINTER TO TDblElem; (* первый элемент списка *)
	end   : POINTER TO TDblElem; (* последний элемент списка *)
	len   : INTEGER;             (* длина списка *)
END;

Как видно из примера, управляющая структура совсем короткая. Даже короче, чем элемент двусвязного списка. Сам тип TDblList определён через указатель на структуру, поэтому переменную такого типа, можно создать динамически, что позволит сократить объём программы в виде исполняемого файла.

Инициализация списка

После создания списка необходимо его инициализировать, чтобы избежать мусора в переменных. Промышленное программирование приветствует такой подход.

PROCEDURE (l: TDblList)Init, NEW;
VAR
BEGIN
	l.len := 0;     (* пустой список *)
	l.first := NIL; (* первый элемент *)
	l.end := NIL;   (* последний элемент *)
END Init;

В этом методе используется ссылки на пользовательский тип "TDblList". Происходит принудительное обнуление длины списка, и присвоение указателям значения "NIL" ("НИЧЕГО"). Это специальная переменная, для указания того, что здесь "пустота"[4].

Вставка нового элемента

Вставку нового элемента в список рационально (но не обязательно) реализовать в форме метода объекта. Представленный вариант ниже вставляет новый элемент только в конец списка. Для включения элемента в произвольное место, необходимо в объект TDblList свойство "cur"("current", "текущий"). Оно как раз и будет указателем на то место, куда вставлять.

PROCEDURE (l: TDblList)Insert, NEW;
VAR
	el, el1 : POINTER TO TDblElem;
BEGIN
	NEW(el);
	IF l.len=0 THEN
		l.first:=el;
		l.end:=el
	ELSE
		el1:=l.end; (* сохранение бывшего последнего элемента *)
		l.end:=el;  (* присвоение нового элемента *)
		el1.forward:=el; (* создание перекрёстных ссылок *)
		el.backward:=el1;
	END;
	INC(l.len);	
END Insert;

Работа с указателями в Компонентном Паскале упрощена до предела[5]. Если в предыдущих вариантах Паскаля (или даже во вполне современном FreePascal) использовалась специальная семантика для работы с указателями, то сейчас она изъята из языка, как излишняя. Ведь тип переменной известен точно[6].

Примечания

  1. Связный список не единственная структура в подобном роде. Варианты списков можно посмотреть по ссылке в этом пункте примечания. Допустимо использование названий структуры как "Связный список", так и "Связанный список" (от слов "связной" и "связанный").
  2. Блок-схема -- это одна из технологий разработки программного обеспечения (ПО), которая была принята в качестве стандарта на заре компьютерной эпохи. Необходимость в блок-схемах естественно вытекала из-за невыразительности языков программирования. Очень часто в государственных организациях до наших дней можно встретить алгоритмы действий в виде блок-схем на стенах. Блок-схемы несколько архаичны, но например, такой визуальный графический язык, как ДРАКОН ещё не сказал своего слова. Создатели космического корабля "Буран" это подтверждают.
  3. Следует помнить о том, что связанный список для хранения информации может иметь КПД всего 11%: 4 байта на указатель на следующий элемент, 4 байта на предыдущий элемент, и только 1 байт на переменную типа BYTE. Соотношение полезной информации к общей как 1 к 9, что и даёт всего 11%.
  4. По указателям действие присвоения NIL излишне в соответствии с документацией, встроенной в КП: "Любой указатель может принимать значение NIL, которое не указывает ни на какую переменную вообще. Все поля и элементы вновь размещенной записи или массива очищаются; в частности, значения все содержащиеся в них указательные и процедурные переменные устанавливаются в NIL." Но мы будем приучаться к методически правильному промышленному программированию. В разных реализациях КП вполне могут встретиться отклонения от эталонного КП. С представленным подходим, в случае необходимости сменить компилятор проблем точно не возникнет.
  5. Традиционно считается, что работа с указателями сложна. На самом деле это не так сложно, если работать со строго типизированными данными. См. Указатель (тип данных).
  6. Кроме Компонентного Паскаля, такая же простая работа с указателями присутствует в python. Но python -- язык динамический, а значит более медленный чем КП (примерно в 25-28 раз).