doubly linked list data structure c with illustration
Дубински водич на двоструко повезаној листи.
Двоструко повезана листа је варијација појединачно повезане листе. Свесни смо да је појединачно повезана листа колекција чворова, при чему сваки чвор има део података и показивач који показује на следећи чвор.
Двоструко повезана листа је такође колекција чворова. Сваки чвор се овде састоји од дела података и два показивача. Један показивач показује на претходни чвор, док други показује на следећи чвор.
=> Проверите овде детаљне туторијале за обуку за Ц ++.
Шта ћете научити:
Двоструко повезан у Ц ++
Као и на појединачно повезаној листи, двоструко повезана листа такође има главу и реп. Претходни показивач главе постављен је на НУЛЛ јер је ово први чвор. Следећи показивач репног чвора постављен је на НУЛЛ јер је ово последњи чвор.
Основни изглед двоструко повезане листе приказан је на доњем дијаграму.
На горњој слици видимо да сваки чвор има два показивача, један који упућује на претходни, а други на следећи чвор. Само први чвор (глава) има свој претходни чвор постављен на нулу, а последњи чвор (реп) има следећи показивач на нулу.
Како двоструко повезана листа садржи два показивача, тј. Претходни и следећи, можемо је преусмерити у правцима напред и назад. То је главна предност двоструко повезане листе у односу на појединачно повезану листу.
како отворити јнлп датотеке у Виндовс 8
Изјава
У декларацији у стилу Ц чвор двоструко повезане листе представљен је на следећи начин:
struct node { struct node *prev; int data; struct node *next; };
Поред горње декларације, чвор на двоструко повезаној листи можемо представити и као класу на Ц ++. Двоструко повезана листа представљена је као класа када користимо СТЛ у Ц ++. Двоструко повезану листу можемо применити и помоћу класе на Јави.
Основне операције
Следе неке од операција које можемо извршити на двоструко повезаној листи.
Уметање
Операција уметања двоструко повезане листе убацује нови чвор у повезану листу. У зависности од положаја на који треба убацити нови чвор, можемо имати следеће операције уметања.
- Уметак са предње стране - Умеће нови чвор као први чвор.
- Уметак на крају - Умеће нови чвор на крају као последњи чвор.
- Уметање пре чвора - Дати чвор, умеће нови чвор пре овог чвора.
- Уметање након чвора - Дати чвор, умеће нови чвор након овог чвора.
Делетион
Операција брисања брише чвор са датог положаја на двоструко повезаној листи.
- Брисање првог чвора - Брише први чвор са листе
- Брисање последњег чвора - Брише последњи чвор са листе.
- Брисање чвора датог података - С обзиром на податке, операција подудара податке са подацима чвора на повезаној листи и брише тај чвор.
Преокрет
Прелазак је техника посећивања сваког чвора на повезаној листи. На двоструко повезаној листи имамо две врсте прелаза, јер на двоструко повезаној листи имамо два показивача са различитим правцима.
- Преокрет напред - Прелазак се врши помоћу следећег показивача који је у правцу напред.
- Преокрет уназад - Прелазак се врши помоћу претходног показивача који је уназад.
Обрнуто
Ова операција преокреће чворове на двоструко повезаној листи тако да први чвор постаје последњи, док последњи чвор постаје први чвор.
Претрага
Операција претраживања на двоструко повезаној листи користи се за тражење одређеног чвора на повезаној листи. У ту сврху треба да пређемо листу док се не пронађу одговарајући подаци.
Уметање
Уметните чвор са предње стране
Уметање новог чвора на чело листе приказано је горе. Као што се види, претходни нови чвор Н је постављен на нулу. Глава показује на нови чвор. Следећи показивач Н сада показује на Н1, а претходни од Н1 који је раније показивао на Нулл сада показује на Н.
Уметните чвор на крају
Уметање чвора на крај двоструко повезане листе постиже се усмеравањем следећег показивача новог чвора Н на нулу. Претходни показивач Н је уперен на Н5. Показивач ‘Следећи’ Н5 је уперен на Н.
Уметните чвор пре / после датог чвора
Као што је приказано на горњем дијаграму, када морамо да додамо чвор пре или после одређеног чвора, мењамо претходни и следећи показивач на чворове пре и после да бисмо на одговарајући начин усмерили на нови чвор. Такође, нови показивачи на чворове су на одговарајући начин усмјерени на постојеће чворове.
Следећи програм Ц ++ демонстрира све горе наведене методе за уметање чворова на двоструко повезану листу.
#include using namespace std; // A doubly linked list node struct Node { int data; struct Node* next; struct Node* prev; }; //inserts node at the front of the list void insert_front(struct Node** head, int new_data) { //allocate memory for New node struct Node* newNode = new Node; //assign data to new node newNode->data = new_data; //new node is head and previous is null, since we are adding at the front newNode->next = (*head); newNode->prev = NULL; //previous of head is new node if ((*head) != NULL) (*head)->prev = newNode; //head points to new node (*head) = newNode; } /* Given a node as prev_node, insert a new node after the given node */ void insert_After(struct Node* prev_node, int new_data) { //check if prev node is null if (prev_node == NULL) { coutnext = prev_node->next; //set next of prev node to newnode prev_node->next = newNode; //now set prev of newnode to prev node newNode->prev = prev_node; //set prev of new node's next to newnode if (newNode->next != NULL) newNode->next->prev = newNode; } //insert a new node at the end of the list void insert_end(struct Node** head, int new_data) { //allocate memory for node struct Node* newNode = new Node; struct Node* last = *head; //set last node value to head //set data for new node newNode->data = new_data; //new node is the last node , so set next of new node to null newNode->next = NULL; //check if list is empty, if yes make new node the head of list if (*head == NULL) { newNode->prev = NULL; *head = newNode; return; } //otherwise traverse the list to go to last node while (last->next != NULL) last = last->next; //set next of last to new node last->next = newNode; //set last to prev of new node newNode->prev = last; return; } // This function prints contents of linked list starting from the given node void displayList(struct Node* node) { struct Node* last; while (node != NULL) { coutnext; } if(node == NULL) cout Излаз:
Двоструко повезана листа је следећа:
1020304050НУЛЛ
Горњи програм конструише двоструко повезану листу уметањем чворова помоћу три методе уметања, тј. Уметањем чвора са предње стране, уметањем чвора на крају и уметањем чвора након датог чвора.
Даље, демонстрирамо исту операцију као имплементација Јаве.
// Java Class for Doubly Linked List class Doubly_linkedList { Node head; // list head /* Doubly Linked list Node*/ class Node { int data; Node prev; Node next; //create a new node using constructor Node(int d) { data = d; } } // insert a node at the front of the list public void insert_front(int new_data) { /* 1. allocate node * 2. put in the data */ Node new_Node = new Node(new_data); /* 3. Make next of new node as head and previous as NULL */ new_Node.next = head; new_Node.prev = null; /* 4. change prev of head node to new node */ if (head != null) head.prev = new_Node; /* 5. move the head to point to the new node */ head = new_Node; } //insert a node after the given prev node public void Insert_After(Node prev_Node, int new_data) { //check that prev node is not null if (prev_Node == null) { System.out.println('The previous node is required,it cannot be NULL '); return; } //allocate new node and set it to data Node newNode = new Node(new_data); //set next of newNode as next of prev node newNode.next = prev_Node.next; //set new node to next of prev node prev_Node.next = newNode; //set prev of newNode as prev node newNode.prev = prev_Node; //set prev of new node's next to newnode if (newNode.next != null) newNode.next.prev = newNode; } // Add a node at the end of the list void insert_end(int new_data) { //allocate the node and set the data Node newNode = new Node(new_data); Node last = head; //set last as the head //set next of new node to null since its the last node newNode.next = null; //set new node as head if the list is null if (head == null) { newNode.prev = null; head = newNode; return; } //if list is not null then traverse it till the last node and set last next to last while (last.next != null) last = last.next; last.next = newNode; //set last next to new node newNode.prev = last; //set last as prev of new node } // display the contents of linked list starting from the given node public void displaylist(Node node) { Node last = null; while (node != null) { System.out.print(node.data + ''); last = node; node = node.next; } if(node == null) System.out.print('null'); System.out.println(); } } class Main{ public static void main(String() args) { /* Start with the empty list */ Doubly_linkedList dll = new Doubly_linkedList(); // Insert 40. dll.insert_end(40); // Insert 20 at the beginning. dll.insert_front(20); // Insert 10 at the beginning. dll.insert_front(10); // Insert 50 at the end. dll.insert_end(50); // Insert 30, after 20. dll.Insert_After(dll.head.next, 30); System.out.println('Doubly linked list created is as follows: '); dll.displaylist(dll.head); } }
Излаз:
Направљена двоструко повезана листа је следећа:
ц вс ц ++ синтакса
1020304050нулл
Делетион
Чвор се може избрисати са двоструко повезане листе са било ког положаја, на пример са предње, крајње или било којег другог датог положаја или података.
Када бришемо чвор са двоструко повезане листе, прво преместимо показивач који показује на тај одређени чвор тако да претходни и следећи чворови немају никакве везе са чвором који треба избрисати. Тада чвор можемо лако избрисати.
Размотримо следећу двоструко повезану листу са три чвора А, Б, Ц. Узмимо у обзир да чвор Б. морамо избрисати

Као што је приказано у горњој серији дијаграма, показали смо брисање чвора Б са дате повезане листе. Редослед рада остаје исти, чак и ако је чвор први или последњи. Једина пажња коју треба водити је да ће, у случају да се први чвор избрише, претходни показивач другог чвора бити постављен на нулу.
Слично томе, када се избрише последњи чвор, следећи показивач претходног чвора биће постављен на нулу. Ако се између чворова избришу, секвенца ће бити као горе.
Остављамо програм за брисање чвора са двоструко повезане листе. Имајте на уму да ће имплементација бити на линији имплементације уметања.
Обрнути двоструко повезан списак
Обртање двоструко повезане листе је важна операција. У овоме једноставно замењујемо претходне и следеће показиваче свих чворова, а такође замењујемо показиваче главе и репа.
Следећа листа је двоструко повезана:

Следећа примена Ц ++ приказује Обрнут двоструко повезан списак.
#include using namespace std; //node declaration for doubly linked list struct Node { int data; struct Node *prev, *next; }; Node* newNode(int val) { Node* temp = new Node; temp->data = val; temp->prev = temp->next = nullptr; return temp; } void displayList(Node* head) { while (head->next != nullptr) { cout next; } cout next = *head; (*head)->prev = temp; (*head) = temp; } // reverse the doubly linked list void reverseList(Node** head) { Node* left = *head, * right = *head; // traverse entire list and set right next to right while (right->next != nullptr) right = right->next; //swap left and right data by moving them towards each other till they meet or cross while (left != right && left->prev != right) { // Swap left and right pointer data swap(left->data, right->data); // Advance left pointer left = left->next; // Advance right pointer right = right->prev; } } int main() { Node* headNode = newNode(5); insert(&headNode, 4); insert(&headNode, 3); insert(&headNode, 2); insert(&headNode, 1); cout << 'Original doubly linked list: ' << endl; displayList(headNode); cout << 'Reverse doubly linked list: ' << endl; reverseList(&headNode); displayList(headNode); return 0; }
Излаз:
Оригинална двоструко повезана листа:
1 2 3 4 5
Обрнута двоструко повезана листа:
5 4 3 2 1
Овде мењамо леви и десни показивач и померамо их једни према другима док се не сретну или укрсте. Тада се замењују први и последњи чворови.
Следећи програм је имплементација Јаве за обртање двоструко повезане листе. У овом програму такође користимо замену левог и десног чвора као што смо то радили у претходном програму.
// Java Program to Reverse a doubly linked List using Data Swapping class Main{ static class Node { int data; Node prev, next; }; static Node newNode(int new_data) { Node temp = new Node(); temp.data = new_data; temp.prev = temp.next = null; return temp; } static void displayList(Node head) { while (head.next != null) { System.out.print(head.data+ ' '); head = head.next; } System.out.println( head.data ); } // Insert a new node at the head of the list static Node insert(Node head, int new_data) { Node temp = newNode(new_data); temp.next = head; (head).prev = temp; (head) = temp; return head; } // Function to reverse the list static Node reverseList(Node head) { Node left = head, right = head; // traverse the list, set right pointer to end of list while (right.next != null) right = right.next; // move left and right pointers and swap their data till they meet or cross each other while (left != right && left.prev != right) { // Swap data of left and right pointer int t = left.data; left.data = right.data; right.data = t; left = left.next; // Advance left pointer right = right.prev; // Advance right pointer } return head; } public static void main(String args()) { Node headNode = newNode(5); headNode = insert(headNode, 4); headNode = insert(headNode, 3); headNode = insert(headNode, 2); headNode = insert(headNode, 1); System.out.println('Original doubly linked list:'); displayList(headNode); System.out.println('Reversed doubly linked list:'); headNode=reverseList(headNode); displayList(headNode); } }
Излаз:
Оригинална двоструко повезана листа:
1 2 3 4 5
Обрнута двоструко повезана листа:
5 4 3 2 1
Предности / недостаци у односу на појединачно повезану листу
Размотримо неке од предности и недостатака двоструко повезане листе у односу на појединачно повезану листу.
Предности:
- Двоструко повезане листе могу се прелазити у правцу напријед и уназад, за разлику од појединачно повезане листе које се могу прелазити само у правцу напријед.
- Операција брисања у двоструко повезаној листи је ефикаснија у поређењу са појединачном листом када је дат чвор. У појединачно повезаној листи, пошто нам је потребан претходни чвор да бисмо избрисали дати чвор, понекад морамо да пређемо листу да бисмо пронашли претходни чвор. Ово погађа перформансе.
- Операција уметања може се лако извршити на двоструко повезаној листи у поређењу са појединачно повезаном листом.
Мане:
- Како двоструко повезана листа садржи још један додатни показивач, тј. Претходни, меморијски простор који заузима двоструко повезана листа је већи у поређењу са појединачно повезаном листом.
- С обзиром да су присутна два показивача, тј. Претходни и следећи, све радње извршене на двоструко повезаној листи морају водити рачуна о тим показивачима и одржавати их, што резултира уским грлом у перформансама.
Примене двоструко повезане листе
Двоструко повезана листа може се применити у различитим сценаријима и апликацијама из стварног живота, као што је објашњено у наставку.
- Шпил карата у игри је класичан пример двоструко повезане листе. С обзиром на то да свака карта у шпилу има претходну и следећу карту распоређене узастопно, овај шпил карата може се лако представити помоћу двоструко повезане листе.
- Историја прегледача / кеш меморија - Кеш меморија прегледача има колекцију УРЛ-ова и њоме се можете кретати помоћу дугмади напред и назад још један добар пример који може бити представљен као двоструко повезана листа.
- Недавно коришћени (МРУ) такође могу бити представљени као двоструко повезана листа.
- Друге структуре података попут Стацкс, хеш табела, бинарно стабло такође се могу конструисати или програмирати помоћу двоструко повезане листе.
Закључак
Двоструко повезана листа је варијација појединачно повезане листе. Разликује се од појединачно повезане листе по томе што сваки чвор садржи додатни показивач на претходни чвор заједно са следећим показивачем.
Ово присуство додатног показивача олакшава уметање, брисање операција на двоструко повезаној листи, али истовремено захтева додатну меморију за чување ових додатних показивача.
Као што је већ речено, двоструко повезана листа има различите намене у сценаријима у реалном времену као што су кеш меморија прегледача, МРУ итд. Такође можемо да представимо друге структуре података попут дрвећа, хеш табела итд. Користећи двоструко повезану листу.
У нашем следећем упутству сазнаћемо више о кружно повезаној листи.
=> Овде прочитајте популарне серије обуке за Ц ++.
Препоручено читање
- Повезана структура података листе на Ц ++ са илустрацијом
- Структура података кружно повезане листе на Ц ++ са илустрацијом
- Структура података у реду у Ц ++ са илустрацијом
- Структура података стека у Ц ++ са илустрацијом
- Структура података приоритетног реда у Ц ++ са илустрацијом
- Топ 15 најбољих бесплатних алата за рударење података: Најопсежнија листа
- 15 најбољих ЕТЛ алата у 2021. години (комплетна ажурирана листа)
- Увод у структуре података на језику Ц ++