Bài giảng môn Cấu trúc dữ liệu - Chương 4: Danh sách (list)

77 Chương 4: DANH SÁCH (LIST) 78 NỘI DUNG CHƯƠNG 4 1. Khái niệm danh sách 2. Các phép toán trên danh sách 3. Danh sách đặc • Định nghĩa • Biểu diễn danh sách đặc • Các thao tác trên danh sách đặc • Ưu nhược điểm và ứng dụng 4. Danh sách liên kết • Định nghĩa • Danh sách liên kết đơn • Danh sách liên kết kép • Ưu nhược điểm của danh sách liên kết 5. Danh sách hạn chế • Hàng đợi • Ngăn xếp • Ứng dụng của danh sách hạn chế 79 1. Khái niệm danh sách • Danh sách a1, a2, .aN là tập hợp các phần tử có kiểu dữ liệu xác định và giữa chúng có 1 mối quan hệ nào đó. Nếu biết phần tử ai  vị trí của phần tử ai+1 • Số phần tử trong một danh sách là chiều dài của 1 danh sách. Danh sách rỗng là danh sách có chiều dài = 0 • Cho T là một kiểu được định nghĩa trước, kiểu danh sách TX gồm các phần tử thuộc kiểu T được định nghĩa là: TX = Trong đó : • VX = { tập hợp các thứ tự gồm một số biến động các phần tử kiểu T }. • OX = { tạo danh sách; tìm 1 phần tử trong danh sách; chèn 1 phần tử vào danh sách; huỷ 1 phần tử khỏi danh sách; liệt kê danh sách, sắp xếp danh sách.}. 80 2. Các phép toán trên danh sách Tùy theo loại của từng danh sách sẽ có các phép toán khác nhau, các phép toán thông thường như sau: 2.1. Tạo mới 1 danh sách • Đưa vào danh sách nội dung các phần tử. • Chiều dài của danh sách là xác định. 2.2. Thêm 1 phần tử vào danh sách • Khi thêm 1 phần tử chiều dài danh sách tăng lên. • Có thao tác thêm vào đầu, cuối hay tại 1 vị trí xác định của danh sách. 2.3. Tìm kiếm 1 phần tử trong danh sách • Tìm 1 phần tử trong danh sách thỏa mãn điều kiện nào đó • Dùng các thuật toán tìm kiếm trong chương “Tìm kiếm” 81 2. Các phép toán trên danh sách 2.4. Loại bớt 1 phần tử trong danh sách • Chiều dài danh sách giảm xuống 1 phần tử • Công việc loại bớt cũng bao gồm thao tác tìm kiếm ra phần tử cần hủy trong danh sách. 2.5. Sửa đổi giá trị 1 phần tử trong danh sách • Thay đổi thông tin của 1 phần tử trong danh sách • Công việc cập nhật phần tử cũng bao gồm thao tác tìm kiếm ra phần tử cần hủy trong danh sách. 2.6. Sắp xếp danh sách • Dùng các thuật toán trong chương sắp xếp. 82 2. Các phép toán trên danh sách 2.7. Tách danh sách thành nhiều danh sách con • Tách danh sách thành các DS con theo 1 quy luật chia nào đó • Tổng chiều dài các danh sách được chia bằng chiều dài danh sách ban đầu 2.8. Nhập nhiều danh sách thành 1 danh sách • Nhập các danh sách thành 1 danh sách • Tổng chiều dài danh sách bằng tổng chiều dài các danh sách ban đầu • Có thể ghép đuôi các danh sách hay trộn lẫn theo 1 phương pháp nhất định 2.9. Sao chép 1 danh sách: Sao chép toàn bộ nội dung của danh sách thành 1 danh sách khác. 2.10. Hủy danh sách: Huỷ nội dung hay cả vùng nhớ chứa DS 83 3. Danh sách đặc (Condensed List) 3.1. Định nghĩa • Danh sách đặc là danh sách mà không gian bộ nhớ lưu trữ các phần tử nằm kề cận nhau trong bộ nhớ. 3.2. Biểu diễn danh sách đặc • Biểu diễn danh sách đặc dùng 1mảng các phần tử có kiểu dử liệu là kiểu dữ liệu của các phần tử trong danh sách • Cần biết chiều dài tối đa của một danh sách đặc thông qua 1 biến. • Cần biết chiều dài thực của một danh sách đặc thông qua 1 biến. VD:#define MaxLength 1000 int RealLength; T CD_List[MaxLength] Hay: T * CD_List = new T[MaxLength] 84 3. Danh sách đặc (tt) 3.3. Các thao tác trên danh sách đặc Một số thao tác trên danh sách đặc được thống kê tóm tắt: 3.3.1. Khởi tạo danh sách Khởi tạo danh sách cho chiều dài danh sách trở về 0. void CD_Initialize(int &Len) { Len = 0; return; } 85 3. Danh sách đặc 3.3. Các thao tác trên danh sách đặc (tt) 3.3.2. Tạo danh sách mới & nhập danh sách Tạo danh sách mới có chiều dài tối đa MaxLen, hàm trả về giá trị thực của danh sách mới được tạo. int CD_Create_List(T M[], int &Len) { if (Len > MaxLen) Len = MaxLen; for (int I = 0; i< Len;I++) M[I] = InputOneElement(); return (Len); } T InputOneElement() { } 86 3. Danh sách đặc 3.3. Các thao tác trên danh sách đặc (tt) 3.3.3. Thêm 1 phần tử vào danh sách Thêm 1 phần tử có giá trị NewValue vào trong danh sách có chiều dài Length tại vị trí InsPos B1: IF (Length = MaxLen) Thực hiện BKT B2: Pos = Length+1 B3: IF(Pos = InsPos) Thực hiện B7 B4: M[Pos] = M[Pos -1] B5: Pos-- B6: Lặp lại B3 B7:M[InsPos] = NewValue B8: Length++ BKT: Kết thúc 87 3. Danh sách đặc 3.3. Các thao tác trên danh sách đặc (tt) 3.3.3. Thêm 1 phần tử vào danh sách (tt) int CD_InsertElement(T M[], int &Len, T NewValue, int InsPos) { if (Len == MaxLen) return (-1); for (int I = Len; I >InsPos; I++) M[I] = M[I-1]; M[InsPos] = NewValue; Len++; return (Len); } 88 3. Danh sách đặc 3.3. Các thao tác trên danh sách đặc (tt) 3.3.4. Tìm kiếm 1 phần tử trong danh sách Dùng các thuật toán tìm kiếm tìm phần tử thỏa mãn điều kiện trong danh sách • Tìm kiếm tuyến tính • Tìm nhị phân 89 3. Danh sách đặc 3.3. Các thao tác trên danh sách đặc (tt) 3.3.5. Hủy 1 phần tử trong danh sách • Loại bỏ phần tử có vị trí DelPosition trong danh sách M có chiều dài Length (có thể có thao tác tìm kiếm xác định vị trí xóa phần tử) Thuật toán: B1: IF(Length =0 OR DelPos > Len) Thực hiện BKT B2: Pos = DelPos B3: IF(Pos = Length) Thực hiện B7 B4: M[Pos] = M[Pos+1] B5: Pos++ B6: Lặp lại B3 B7: Length-- BKT: Kết thúc 90 3. Danh sách đặc 3.3. Các thao tác trên danh sách đặc (tt) 3.3.5. Hủy 1 phần tử trong danh sách (tt) int CD_Delete_Element(T M[], int &Len, int DelPos) { int (Len ==0 || DelPos >=Len) return (-1); for (int I =DelPos; i<Len; i++) M[i] = M[i+1]; Len --; return (Len); } 91 3. Danh sách đặc 3.3. Các thao tác trên danh sách đặc (tt) 3.3.6. Sửa đổi giá trị cho 1 phần tử trong danh sách • Giả sử phần tử trong danh sách được thay đổi ở tại vị trí Position trong danh sách M có chiều dài Length. • Thao tác sửa đổi là thao tác tìm kiếm phần tử cần có vị trí (hay giá trị) và gán giá trị mới • M[Pos] = NewValue; 92 3. Danh sách đặc 3.3. Các thao tác trên danh sách đặc (tt) 3.3.7. Sắp xếp thứ tự phần tử trong danh sách Dùng các thuật toán sắp xếp nội • Giải thuật sắp xếp nổi bọt (Bubble Sort) • Giải thuật sắp xếp dựa trên phân hoạch (Quick Sort) • Giải thuật sắp xếp chọn trực tiếp (Straight Selection Sort) • Giải thuật sắp xếp chèn trực tiếp (Straight Insertion Sort) • Giải thuật sắp xếp trộn trực tiếp (Straight Merge Sort) • Giải thuật sắp xếp trộn tự nhiên (Natural Merge Sort) 93 3. Danh sách đặc 3.3. Các thao tác trên danh sách đặc (tt) 3.3.8. Tách 1 danh sách thành nhiều danh sách Có nhiều thao tác tách 1 danh sách thành nhiều danh sách: • Phân phối luân phiên theo đường chạy (distribute) • Phân phối từng phần của danh sách thành các danh sách con • Tách các phần tử thỏa mãn điều kiện cho trước thành các danh sách con. Giả sử cần tách danh sách M có chiều dài Length thành các danh sách con SM1, SM2 có chiều dài tương ứng là Slen1 và SLen2 94 3. Danh sách đặc 3.3. Các thao tác trên danh sách đặc (tt) 3.3.8. Tách 1 danh sách thành nhiều danh sách (tt) B1: IF(SLen1 >= Len) SLen1 = Len SLen2 = 0 B2:IF(SLen2 >= Len) SLen2 = Len SLen1 = 0 B3: IF(SLen1 + SLen2 Len) SLen2 = Len – SLen1 B4: IF (SLen1 < 0) SLen1 = 0 B5: IF (SLen2 < 0) SLen2 = 0 B6: I =1, SI = 1 B7: IF (I > SLen1)Thực hiện B11 B8: SM[SI] = M[I] B9: I++, SI++ B10: Lặp lại B7 B11: SI = 1 B12: IF(I > Len) Thực hiện BKT B13: SM2[SI] = M[I] B14: I++, SI++ B15: Lặp lại B12 BKT: Kết thúc 95 3. Danh sách đặc 3.3. Các thao tác trên danh sách đặc (tt) 3.3.8. Tách 1 danh sách thành nhiều danh sách (tt) void CS_Split(T M[], int Len, T SM1[], int &SLen1, T SM2[], int &SLen2) { int (Slen1 >=Len) { SLen1 = Len; Slen2 = 0; } int (Slen2 >=Len) { SLen2 = Len; SLen1 = 0; } if (SLen1 < 0) SLen1 = 0; if (SLen2 < 0) SLen2 = 0; if (SLen1 + SLen2 != Len) SLen2 = Len - SLen1; for (int i=0; i<SLen1; i++) SM1[i] = M[i]; for (int j=0; j<SLen1; i++, j++) SM1[j] = M[i]; return; } 96 3. Danh sách đặc 3.3. Các thao tác trên danh sách đặc (tt) 3.3.9. Nhập nhiều danh sách thành 1 danh sách Các cách nhập danh sách: • Ghép nối đuôi các danh sách thành danh sách mới có chiều dài là tổng chiều dài các danh sách. • Trộn xen kẽ các phần tử trong danh sách con theo 1 quy luật nào đó thành 1 danh sách mới (dùng thuật toán merge trong merge sort) Giả sử cần ghép danh sách SM1, SM2 có chiều dài SLen1, SLen2 thành danh sách M có chiều dài Len = SLen1+SLen2 theo thứ tự từ SM1 đến hết SM2 97 3. Danh sách đặc 3.3. Các thao tác trên danh sách đặc (tt) 3.3.9. Nhập nhiều danh sách thành 1 danh sách(tt) Thuật toán: B1: IF (Slen1+SLen2 > MaxLen) // M không đủ khả năng chứa Thực hiện BKT B2: I = 1 // Chép từ SM1[] vào M[] B3: IF (I > SLen1) Thực hiện B7 B4: M[I] = SM[I] B5: I++ B6: Lặp lại B3 B7: SI = 1 // Chép từ SM2[] vào M[] B8: IF (SI > SLen2) Thực hiện BKT B9: M[I] = SM[SI] B10: I++; SI++ B11: Lặp lại B8 BKT: Kết thúc 98 3. Danh sách đặc 3.3. Các thao tác trên danh sách đặc (tt) 3.3.9. Nhập nhiều danh sách thành 1 danh sách(tt) int CD_Concat(T SM1[], int SLen1, T SM2[], int SLen2, T M [], int &Len) { if (SLen1+SLen2 > MaxLen) return (-1); for (int I = 0; I < SLen1; I++) M[I] = SM1[I]; for (int J = 0; J < SLen2; I++, J++) M[I] = SM1[J]; Len = SLen1+ SLen2; return (Len); } 99 3. Danh sách đặc 3.3. Các thao tác trên danh sách đặc (tt) 3.3.10. Sao chép 1 danh sách: Sao chép nội dung danh sách thành 1 danh sách khác có cùng chiều dài Thuật toán B1: I = 1 B2: IF (I > Length) // Length là chiều dài của dãy B3: CM[I] = M[I] B4: I++ B5: Lặp lại B2 BKT: Kết thúc int CD_Copy(T M[], int Len, T CM[]) // Hàm trả về chiều dài của DS { for (int i=0; i< Len; i++) CM[i] = M[i]; return (Len) } 100 3. Danh sách đặc 3.3. Các thao tác trên danh sách đặc (tt) 3.3.11. Hủy danh sách • Nếu danh sách được cấp phát động  dùng toán tử delete để hủy. • Nếu danh sách được cấp phát tĩnh, việc hủy bỏ chỉ có tác dụng đưa chiều dài danh sách về 0, việc thu hồi bộ nhớ sẽ do ngôn ngữ lập trình thực hiện 101 3. Danh sách đặc 3.4. Ưu nhược điểm và ứng dụng • Do phần tử được lưu trữ kề cập với nhau trong bộ nhớ, danh sách đặc có các ưu điểm: • Mật độ sử dụng danh sách là tối ưu tuyệt đối. • Truy cập, tìm kiếm các phần tử là dễ dàng vì vị trí các phần tử liền kề với nhau trong bộ nhớ. • Nhược điểm của danh sách là khi thêm hay hủy 1 phần tử trong danh sách cần dịch chuyển các phần tử còn lại qua vị trí khác. • Được ứng dụng nhiều trong cấu trúc dữ liệu mảng (mảng 1 chiều, mảng nhiều chiều, mảng cấp phát tĩnh, mảng cấp phát động). 102 4. Danh sách liên kết (Linked List) 4.1. Định nghĩa 4.2. Danh sách liên kết đơn (Simply Linked List) 4.3. Danh sách liên kết kép (Doubly Linked List) 4.4. Ưu nhược điểm của danh sách liên kết 103 4. Danh sách liên kết 4.1. Định nghĩa • Danh sách liên kết là tập hợp các phần tử mà giữa chúng có một sự nối kết với nhau thông qua vùng liên kết của chúng. • Tùy cách kết nối ràng buộc giữa những phần tử này và phần tử khác, danh sách liên kết chia thành các loại khác nhau: • Danh sách liên kết đơn • Danh sách liên kết đôi/kép • Danh sách đa liên kết • Danh sách liên kết vòng (vòng đơn, vòng đôi) • Mỗi loại danh sách có cách biểu diễn theo các cấu trúc dữ liệu và thao tác trên dữ liệu khác nhau. 104 4.2. Danh sách liên kết đơn (SLL) 4.2.1. Cấu trúc dữ liệu • Nội dung mỗi phần tử (nút) trong danh sách liên kết gồm 2 vùng Vùng dữ liệu và Vùng liên kết typedef struct SLLNode { T Key; InfoType Info; SLLNode *NextNode; // liên kết đến vùng của phần tử kế tiếp } SLLOneNode; typedef struct SLLNode { T Key; SLLNode *NextNode; } SLLOneNode; typedef SLLOneNode * SLLType; 105 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.1. Cấu trúc dữ liệu (tt) • Để quản lý danh sách liên kết có thể dùng nhiều phương pháp khác nhau, mỗi phương pháp sẽ có cấu trúc dữ liệu cụ thể. • Quản lý địa chỉ phần đầu danh sách SLLType SLList1; • Quản lý địa chỉ phần đầu và cuối danh sách typedef struct SLL_PairNode { SLLType SLLFirst; SLLType SLLLase; } SLLPType; SLLPType SLLList2; 106 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.1. Cấu trúc dữ liệu (tt) • Quản lý địa chỉ phần đầu, cuối và số phần tử của danh sách typedef struct SLL_PairNNode { SLLType SLLFirst; SLLType SLLLase; unsigned NumNode; } SLLPNType; SLLPNType SLLList3; 107 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2. Các thao tác trên danh sách liên kết đơn a. Khởi tạo danh sách SLL b. Tạo mới 1 phần tử (nút) trong danh sách SLL c. Thêm 1 phần tử vào danh sách SLL • Thêm vào đầu | cuối | giữa danh sách liên kết đơn d. Duyệt qua các nút trong danh sách e. Tìm kiếm phần tử trong danh sách f. Hủy bỏ 1 phần tử trong danh sách g. Hủy danh sách h. Tạo mới danh sách/Nhập danh sách i. Tách 1 danh sách thành nhiều danh sách j. Nhập nhiều danh sách thành 1 danh sách k. Sắp xếp thứ tự các phần tử trong danh sách h. Sao chép 1 danh sách 108 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.a. Khởi tạo danh sách SLL • Thao tác khởi tạo danh sách liên kết đơn là cho giá trị con trỏ quản lý địa chỉ đầu của danh sách về con trỏ NULL. • Hàm khởi tạo danh sách liên kết đơn: void SLLInitialize(SLLType &First) { First = NULL; return; } 109 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2. b. Tạo mới 1 phần tử (nút) trong danh sách SLL Giả sử tạo mới 1 phần tử có thành phần dữ liệu = NewData Thuật toán B1: First = new SLLOneNode B2: IF(First == NULL) Thực hiện BKT B3: First->NextNode = NULL; B4: First ->Key = NewData BKT: Kết thúc 110 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2. b. Tạo mới 1 phần tử (nút) trong danh sách SLL (tt) Cài đặt Prototype: SLLType SLLCreateNode(T NewData) SLLType SLLCreateNode(T NewData) { SLLType Pnode = New SLLOneNode; if (Pnode != NULL) { Pnode ->NextNode = NULL; Pnode ->Key = NewData; } return Pnode; } 111 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.c. Thêm 1 phần tử vào danh sách SLL (Thêm đầu DS) Thuật toán B1: NewNode = SLLCreateNode(NewData) B2: If (NewNode == NULL) Thực hiện BKT B3: NewNode->NextNode = SSList B4: SLList = NewNode BKT: Kết thúc 112 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.c. Thêm 1 phần tử vào danh sách SLL (Thêm đầu DS) (tt) Cài đặt SLLType SLLAddFirst (SLLType &SList, T NewData) { SLLType NewNode = SLLCreateNode(NewData); if (NewNode == NULL) return (NULL); NewNode->NextNode = SList; SList = NewNode; return (SList); } 113 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.c. Thêm 1 phần tử vào danh sách SLL (tt) (Thêm giữa DS) • Thêm phần tử mới vào ngay sau nút có địa chỉ InsNode. Thuật toán B1: NewNode = SLLCreateOneNode(NewData) B2: IF (NewNode == NULL) Thực hiện BKT B3: IF(InsNode ->NextNode == NULL) B3.1: InsNode->NextNode = NewNode B3.2: Thực hiện BKT B4: NewNode->NextNode = InsNode->NextNode B5: InsNode->NextNode = NewNode BKT: Kết thúc 114 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.c. Thêm 1 phần tử vào danh sách SLL (Thêm giữa DS) (tt) SLLType SLLAddLast (SLLType &SList, T NewData) { SLLType NewNode = SLLCreateNode(NewData); if (NewNode == NULL) return (NULL); if (SList == NULL) { SList = NewNode; return (SList); } SLLType CurrNode = SList; while (CurrNode->NextNode != NULL) CurrNode = CurrNode-> NextNode; CurrNode-> NextNode = NewNode; return (SList); } 115 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.c. Thêm 1 phần tử vào danh sách SLL (Thêm cuối DS) B1: NewNode = SLLCreateNode(NewData) B2: IF(NewNode == NULL) Thực hiện BKT B3:IF (SLList == NULL) B3.1: SLList = NewNode B3.2: Thực hiện BKT B4: CurrNode = SLList B5: IF(CurrNode->NextNode == NULL) Thực hiện B8 B6: CurrNode = CurrNode -> NextNode B7: Lặp lại B5 B8: CurrNode->NextNode = NewNode BKT: Kết thúc 116 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.c. Thêm 1 phần tử vào danh sách SLL (Thêm cuối DS) (tt) Cài đặt SLLType SLLAddMid (SLLType &SList, T NewData, SLLType &InsNode) { SLLType NewNode = SLLCreateNode(NewData); if (NewNode == NULL) return (NULL); if (InsNode->NextNode == NULL) { InsNode->NextNode = NewNode; return (SList); } NewNode-> NextNode = InsNode->NextNode; InsNode-> NextNode = NewNode; return (SList); } 117 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.d. Duyệt qua các nút trong danh sách liên kết đơn • Là thao tác thường dùng trong các loại danh sách. • Tùy theo từng trường hợp cụ thể để xử lý trong khi duyệt DS. Thuật toán: B1: CurrNode = SLList B2: IF (CurrNode == NULL) Thực hiện BKT B3: OutputData(CurrNode->Key) B4: CurrNode = CurrNode->NextNode B5: Lặp lại B2 BKT: Kết thúc 118 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.d. Duyệt qua các nút trong danh sách liên kết đơn (tt) Cài đặt: void SLLTravelling(SLLType SList) { SLLType CurrNode = SList; while (CurrNode != NULL) { OutputData(CurrNode->Key); CurrNode = CurrNode->NextNode; } return; } // Tùy theo từng trường hợp cụ thể, hàm OutputData được xử lý khác nhau 119 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.e. Tìm kiếm phần tử trong danh sách • Giả sử cần tìm kiếm trong danh sách liên kết đơn phần tử có phần dữ liệu SearchData. • Dùng thuật toán tìm tuyến tính. Thuật toán B1: CurrNode = SLList B2: IF(CurrNode == NULL OR CurrNode->Key == SearchData) Thực hiện BKT B3: CurrNode = CurrNode->NextNode B4: Lặp lại B2 BKT: Kết thúc 120 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.e. Tìm kiếm phần tử trong danh sách (tt) Cài đặt SLLType SLLSearching (SLLType &SList, T SearchData) { SLLType CurrNode = SList; while (CurrNode != NULL) { if (CurrNode->Key == SearchData) break; CurrNode = CurrNode-> NextNode; } return (CurrNode); } 121 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.f. Hủy bỏ 1 phần tử trong danh sách • Loại bỏ phần tử (nút) có thành phần dữ liệu là DelData trong danh sách liên kết đơn. Gồm 2 thao tác: tìm phần tử có thành phần dữ liệu là DelData và loại bỏ phần tử này. (Trong quá trình tìm kiếm cần lưu trữ thành phần trước đó PreDelData) B1: DelNode = SLList // Tìm kiếm phần tử có Key = DelData B2: PreDelNode = NULL B3: IF (DelNode == NULL) Thực hiện BKT B4: IF (DelNode->Key == DelData) Thực hiện B8 B5: PreDelNode = DelNode B6: DelNode = DelNode->NextNode B7: Lặp lại B3 B8: IF (PreDelNode == NULL) // Loại bỏ phần tử đầu tiên trong DS B8.1: SLList = SLList->NextNode B8.2: Thực hiện B10 B9: PreDelNode->NextNode = DelNode->NextNode // Liên kết các nút sau DelNode về PreDelNode B10: DelNode->NextNode = NULL // Cắt mối liên kết của DelNode với các nút còn lại B11: delete DelNode // Hủy DelNode BKT: Kết thúc 122 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.f. Hủy bỏ 1 phần tử trong danh sách (tt) Cài đặt thuật toán trong C++ (Hàm trả về giá trị 1 nếu hủy thành công) int SLLDeleteNode(SLLType &SList, T DelData) { SLLType DelNode = SList; SLLType PreDelNode = NULL; while (DelNode != NULL) { if (DelNode->Key = DelData) break; PreDelNode = DelNode; DelNode = DelNode->NextNode; } if (DelNode == NULL) return (-1); if (PreDelNode == NULL) SList = SList->NextNode; else PreDelNode->NextNode = DelNode->NextNode; DelNode->NextNode = NULL; delete DelNode; return (1); } 123 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.g. Hủy danh sách • Việc hủy danh sách thực chất là thực hiện nhiều lần hủy 1 nút Thuật toán: B1: IF (SLList = NULL) Thực hiện BKT; B2: TempNode = SLList B3: SLList = SLList->NextNode B4: TempNode->NextNode = NULL; B5: delete TempNode B6: Lặp lại B1; BKT: Kết thúc 124 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.g. Hủy danh sách (tt) Cài đặt thuật toán: void SLLDelete (SLLType &SList) { SLLType TempNode = SList; while (SList != NULL) { SList = SList ->NextNode; TempNode ->NextNode = NULL; delete TempNode; TempNode = Slist; } return; } 125 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.h. Tạo mới danh sách/Nhập danh sách • Tạo mới 1 danh sách thực chất là liên tục thêm 1 phần tử vào danh sách mà danh sách ban đầu là rỗng. • Có thể dùng lại các hàm SLLAddFirst, SLLAddMid, SLLAddLast B1: SLLInitialize (SLList) B2: I = 1 B3: IF (I > N) Thực hiện BKT; B4: NewData = InputNewData(); B5: SLLAddFirst(SLList, NewData) B6: I++ B7: Lặp lại B3 BKT: Kết thúc 126 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.h. Tạo mới danh sách/Nhập danh sách (tt) Cài đặt SLLType SLLCreate(SLLType &SList, int N) { SLLInitialize(SList); T NewData; for (int I = 0; I<N; I++) { NewData = InputNewData(); if (SLLAddFirst(SList, NewData) == NULL) { SLLDelete(SList); break; } } return (SList); } 127 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.k. Sắp xếp thứ tự các phần tử trong danh sách Thuật toán sắp xếp trộn tự nhiên: B1: IF (SLLSplit(SLList, TempList) == NULL) Thực hiện BKT B2: SLLMerge(SLList, TempList, SLList) B3: Lặp lại B1 BKT: Kết thúc void SLLNaturalMergeSort(SLLType &SList) { SLLType TempList = NULL, List = NULL; while (SLLSplit(SList,TempList) != NULL) { SLLMerge(SList, TempList, List); SList = List; } return; } 128 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.h. Sao chép 1 danh sách • Sao chép 1 danh sách thực chất là tạo mới danh sách NewList bằng cách duyệt qua các nút của SLList để lấy thành phần dữ liệu để tạo thành 1 nút mới & bổ sung nút mới này vào danh sách NewList. Thuật toán B1: NewList = NULL B2: CurrNode = SLList B3: IF (CurNode = NULL) Thực hiện BKT B4: SLLAddLast(NewList, CurrNode->Key) B5: CurrNode = CurrNode->NextNode B6: Lặp lại B3 BKT: Kết thúc 129 4.2. Danh sách liên kết đơn 4.2.2.h. Sao chép 1 danh sách (tt) Cài đặt thuật toán: SLLType SLLCopy(SLLType SList, SLLType &NewList) { NewList = NULL; SLLType CurrNode = SList; while (CurrNode != NULL) { SLLType NewNode=SLLAddLast(NewList,CurrNode->Key); if (NewNode == NULL) { SLLDelete(NewList); break; } } return (NewList); } 130 4.3. Danh sách liên kết đôi (DLL) • Các phần tử của danh sách liên kết đôi có 2 mối liên kết với các phần tử khác trong danh sách. • Cấu trúc dữ liệu của danh sách liên kết đôi: typedef struct DLLNode { T Key; InfoType Info; DLLNode * NextNode; DLLNode * PreNode; } DLLOneNode; typedef struct DLLNode { T Key; DLLNode * NextNode; DLLNode * PreNode; } DLLOneNode; typedef DLLOneNode * DLLType; 131 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.1. Quản lý danh sách liên kết liên kết đôi: • Quản lý địa chỉ phần tử đầu của danh sách DLLType DLList1 • Quản lý địa chỉ phần tử đầu và phần tử cuối của danh sách typedef struct DLLPairNode { DLLType DLLFirst; DLLType DLLLast; } DLLPType; DLLPType DLList2; • Quản lý địa chỉ phần tử đầu, phần tử cuối và số phần tử của danh sách typedef struct DLLPairNode { DLLType DLLFirst; DLLType DLLLast; unsigned NumNode; } DLLPNType; DLLPNType DLList3; 132 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2. Thao tác trên danh sách liên kết đôi a. Khởi tạo danh sách liên kết đôi b. Tạo mới 1 phần tử c. Thêm 1 phần tử vào danh sách d. Duyệt qua các nút trong 1 danh sách e. Tìm kiếm 1 phần tử trong danh sách f. Loại bỏ 1 phần tử trong danh sách g. Hủy toàn bộ danh sách h. Tạo 1 danh sách mới/Nhập danh sách i. Tách 1 danh sách thành nhiều danh sách j. Nhập nhiều danh sách thành 1 danh sách k. Sắp xếp thứ tự thành phần dữ liệu trong danh sách l. Sao chép 1 danh sách thành 1 danh sách mới 133 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.a. Khởi tạo danh sách liên kết đôi Cho giá trị các con trỏ quản lý địa chỉ 2 nút đầu và cuối danh sách liên kết đôi về NULL DLLPType DLLInitialize(DLLPType &DList) { DList.DLLFirst = NULL; DList.DLLast = NULL; return (DList); } 134 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.b. Tạo mới 1 phần tử Tạo nút mới có thành phần dữ liệu là NewData Thuật toán B1: Dnode = New DLLOneNode B2: IF (Dnode == NULL) Thực hiện BKT B3: DNode ->NextNode = NULL B4: DNode ->Key = NewData B5: DNode ->PreNode = NULL BKT: Kết thúc DLLType DLLCreateNode(T NewData) { DLLType Pnode = new DLLOneNode; if (Pnode != NULL) { Pnode ->NextNode = NULL; Pnode ->Key = NewData Pnode ->PreNode = NULL; } return (Pnode); } 135 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.c. Thêm 1 phần tử vào danh sách (Thêm đầu) B1: NewNode = DLLCreateNode(NewData) B2: IF (NewNode == NULL) Thực hiện BKT B3: IF(DLLList.DLLFirst == NULL) B3.1: DLLList.DLLFirst = NewNode B3.2: DLLList.DLLLast = NewNode B3.3: Thực hiện BKT B4: NewNode ->NextNode = DLLList.DLLFirst B5: DLLList.DLLFirst ->PreNode = NewNode // chuyển vai trò đứng đầu của NewNode cho DLLFirst B6: DLLList.DLLFirst = NewNode BKT: Kết thúc 136 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.c. Thêm 1 phần tử vào danh sách (Thêm đầu) DLLType DLLAddFirst(DLLPType &DList, T NewData) { DLLType NewNode = DLLCreateNode(NewData); if (NewNode == NULL) return (NULL); if (DList.DLLFirst == NULL) DList.DLLFirst = DList.DLLLast = NewNode; else { NewNode ->NextNode = DList.DLLFirst; DList.DLLFirst ->PreNode = NewNode; DList.DLLFirst = NewNode; } return (NewNode); } 137 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.c. Thêm 1 phần tử vào danh sách (Thêm cuối) B1: NewNode = DLLCreateNode(NewData) B2: IF (NewNode == NULL) Thực hiện BKT B3: IF(DLLList.DLLFirst == NULL) B3.1: DLLList.DLLFirst = NewNode B3.2: DLLList.DLLLast = NewNode B3.3: Thực hiện BKT B4: DLLList.DLLLast ->NextNode = NewNode B5: NewNode ->PreNode = DLLList.DLLLast // chuyển vai trò đứng đầu của NewNode cho DLLFirst B6: DLLList.DLLLast = NewNode BKT: Kết thúc 138 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.c. Thêm 1 phần tử vào danh sách (Thêm cuối) DLLType DLLAddLast(DLLPType &DList, T NewData) { DLLType NewNode = DLLCreateNode(NewData); if (NewNode == NULL) return (NULL); if (DList.DLLLast == NULL) DList.DLLFirst = DList.DLLLast = NewNode; else { DList.DLLLast ->NextNode = NewNode; NewNode ->PreNode = DList.DLLLast; DList.DLLLast = NewNode; } return (NewNode); } 139 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.c. Thêm 1 phần tử vào danh sách (Thêm giữa) B1: IF (InsNode ->NextNode == NULL) B1.1: DLLAddLast(DLLList, NewData) B1.2: Thực hiện BKT B2: NewNode = DLLCreateNode(NewData) B3: IF (NewNode == NULL) Thực hiện BKT B4: NewNode ->NextNode = InsNode ->NextNode B5: InsNode ->NextNode ->PreNode = NewNode B6: InsNode ->NextNode = NewNode B7: NewNode ->PreNode = InsNode BKT: Kết thúc 140 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.c. Thêm 1 phần tử vào danh sách (Thêm giữa) DLLType DLLAddMid(DLLPType &DList, T NewData, DLLType &InsNode) { DLLType NewNode = DLLCreateNode(NewData); if (NewNode == NULL) return (NULL); if (InsNode ->NextNode == NULL) { InsNode ->NextNode = NewNode; NewNode ->PreNode = InsNode; DList.DLLLast = NewNode; } else { NewNode ->NextNode = InsNode ->NextNode; InsNode ->NextNode ->PreNode = NewNode; InsNode ->NextNode = NewNode; NewNode ->PreNode = InsNode; } return (NewNode); } 141 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.d. Duyệt qua các nút trong 1 danh sách Thuật toán B1: CurrNode = DLLList.First B2: IF (CurrNode == NULL) Thực hiện BKT B3: OutputData(CurrNode->Key) B4: CurrNode = CurrNode ->NextNode B5: Lặp lại B2 BKT: Kết thúc Cài đặt thuật toán void DLLTravelling (DLLPType DList) { DLLType CurrNode = DList.DLLFirst; while (CurrNode != NULL) { OutputData(CurrNode->Key); CurrNode = CurrNode ->NextNode ; } return; } 142 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.e. Tìm kiếm 1 phần tử trong danh sách Thuật toán B1: CurrNode = DLLList.First B2: IF (CurrNode == NULL OR CurrNode->Key = SearchData) Thực hiện BKT B3: CurrNode = CurrNode ->NextNode B4: Lặp lại B2 BKT: Kết thúc Cài đặt thuật toán DLLType DLLSearching(DLLPType Dlist, T SearchData) { DLLType CurrNode = DList.DLLFirst; while (CurrNode != NULL) { if (CurrNode->Key == SearchData) break; CurrNode = CurrNode ->NextNode } return (CurrNode); } 143 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.f. Loại bỏ 1 phần tử trong danh sách Thuật toán B1: DelNode = DLLSearching(DLLList. DelData) // Tìm kiếm nút DelData B2: IF(DelNode == NULL) Thực hiện BKT B3: IF(DelNode->PreNode=NULL AND DelNode->NextNode=NULL) B3.1: DLLList.DLLFirst = DLLList.DLLLast = NULL B3.2: Thực hiện B8 B4: IF (DelNode ->PreNode = NULL) // Loại nút đầu tiên trong DS B4.1: DLLList.DLLFirst = DLLList.DLLFirst ->NextNode B4.2: DLLList.DLLFirst ->PreNode = NULL B4.3: Thực hiện B8 B5: IF (DelNode ->NextNode = NULL) // Loại nút cuối trong DS B4.1: DLLList.DLLLast = DLLList.DLLLast ->PreNode B4.2: DLLList.DLLLast ->NextNode = NULL B4.3: Thực hiện B8 // Liên kết giữa nút trước và sau nút bị xóa B6: DelNode ->PreNode ->NextNode = DelNode ->NextNode B7: DelNode ->NextNode ->PreNode = DelNode ->PreNode // Bỏ mối liên kết giữa DelNode giữa 2 nút trước & sau B8: DelNode ->NextNode = DelNode ->PreNode = NULL B9: delete DelNode BKT: Kết thúc 144 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.f. Loại bỏ 1 phần tử trong danh sách Cài đặt thuật toán Int DLLDeleteNode (DLLPType &DList, T DelData) { DLLType DelNode = DLLSearching(DList, DelData) if (DelNode == NULL) return (-1); if (DelNode ->NextNode == NULL && DelNode ->PreNode == NULL) DList.DLLFirst = DList.DLLLast = NULL; else if (DelNode ->PreNode ==NULL) { DList.DLLFirst = Dist.DLLFirst ->NextNode ; Dist.DLLFirst ->PreNode = NULL; } else if (DelNode ->NextNode ==NULL) { DList.DLLLast = Dist.DLLLast ->PreNode ; Dist.DLLLast ->NextNode = NULL; } else { DelNode ->PreNode ->NextNode = DelNode ->NextNode; DelNode ->NextNode ->PreNode = DelNode ->PreNode ; } } 145 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.g. Hủy toàn bộ danh sách Thực hiện nhiều lần thao tác hủy một nút Thuật toán B1: IF (DLLList.DLLFirst == NULL) Thực hiện BKT B2: TempNode = DLLList.DLLFirst B3: DLLList.DLLFirst = DLLList.DLLFirst ->NextNode B4: IF (DLLList.DLLFirst == NULL) B4.1: DLLList.DLLLast = NULL B4.2: Thực hiện B7 B5: DLLList.DLLFirst ->PreNode = NULL B6: TempNode ->NextNode = NULL B7: delete TempNode B8: Lặp lại B1 BKT: Kết thúc 146 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.g. Hủy toàn bộ danh sách (tt) Cài đặt thuật toán void DLLDelete (DLLPType &DList) { DLLType TempNode = DList.DLLFirst; while (TempNode != NULL) { DList.DLLFirst = DList.DLLFirst ->NextNode; TempNode ->NextNode = NULL; if (DList.DLLFirst != NULL) DList.DLLFirst ->PreNode = NULL; delete TempNode; TempNode = DList.DLLFirst; } return; } 147 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.h. Tạo 1 danh sách mới/Nhập danh sách Thuật toán B1: DLLInitialize(DLLList) B2: I = 1 B3: IF (I >N) Thực hiện BKT B4: NewData = InputNewData(); B5: DLLAddLast(DLLList, NewData) B6: I++ B7: Lặp lại B3 BKT: Kết thúc 148 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.h. Tạo 1 danh sách mới/Nhập danh sách Cài đặt thuật toán DLLPType DLLCreate (DLLPType &DList, int N) { DLLInitialize(DList); T NewData; for (int i=0; i <N; i++) { NewData = InputNewData(); if (DLLAddLast(DList, NewData) == NULL) { DLLDelete(DList); break; } } return (DList); } 149 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.k. Sắp xếp thứ tự thành phần dữ liệu trong danh sách B1: Inode = DLLList.DLLFirst B2: IF(Inode == NULL) Thực hiện BKT B3: IF (Inode == DLLList.DLLLast) Thực hiện BKT B4: Jnode = DLLList.DLLLast B5: IF (Jnode = Inode) Thực hiện B7 B6: ELSE B6.1: If (Jnode->Key PreNode ->Key) Swap (Jnode ->Key, Jnode ->PreNode ->Key) B6.2: Jnode = Jnode ->NextNode B6.3: Lặp lại B5 B7: Inode = Inode ->NextNode B8: Lặp lại B3 BKT: Kết thúc 150 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.k. Sắp xếp thứ tự thành phần dữ liệu trong danh sách (tt) Cài đặt thuật toán void DLLBubbleSort (DLLPType &DList) { DLLType Inode = DList.DLLFirst; if (Inode == NULL) return; while (Inode != DList.DLLLast) { DLLType Jnode = DList.DLLLast; while (Jnode != Inode) { if (Jnode->Key PreNode ->Key) Swap(Jnode->Key,Jnode->PreNode->Key) Jnode = Jnode ->PreNode ; } Inode = Inode ->NextNode ; } return; } 151 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.l. Sao chép 1 danh sách thành 1 danh sách mới Thuật toán B1: DLLInitialize(NewList) B2: CurrNode = DLLList.DLLFirst B3: IF (CurrNode == NULL) Thực hiện BKT B4: DLLAddLast(NewList, CurrNode->Key) B5: CurrNode = CurrNode ->NextNode B6: Lặp lại B3 BKT: Kết thúc 152 4.3. Danh sách liên kết đôi 4.3.2.l. Sao chép 1 danh sách thành 1 danh sách mới Cài đặt thuật toán DLLPType DLLCopy(DLLPType &DList, DLLPType &NewList) { DLLInitialize(NewList); DLLType CurrNode = DList.DLLFirst; while (CurrNode != NULL) { if (DLLAddLast(NewList, CurrNode->Key) == NULL) { DLLDelete(NewList); break; } CurrNode = CurrNode ->NextNode ; } return (NewList); } 153 4. Danh sách liên kết 4.4. Ưu nhược điểm của danh sách liên kết • Nhược điểm • Mật độ sử dụng bộ nhớ của danh sách liên kết không tối ưu tuyệt đối (<100%) • Việc truy xuất và tìm kiếm các phần tử trong danh sách liên kết mất nhiều thời gian vì phải duyệt tuần tự qua các phần tử trong danh sách. • Bộ nhớ cần nhiều vì phải lưu thêm phần tử liên kết, nếu vùng dữ liệu là lớn thì tỷ lệ mức sử dụng bộ nhớ là cao. • Ưu điểm • Tận dụng được không gian bộ nhớ nhỏ để lưu trữ từng nút. • Việc thêm, xóa phần tử trong danh sách liên kết là dễ dàng, chỉ cần thay đổi mối liên kết của các phần tử với nhau. 154 5. Danh sách hạn chế 5.1. Hàng đợi (Queue) 5.2. Ngăn xếp (Stack) 5.3. Ứng dụng của danh sách hạn chế 155 5. Danh sách hạn chế 5.1. Hàng đợi (Queue) • Hàng đợi là một danh sách mà trong đó thao tác thêm 1 phần tử vào trong danh sách được thực hiện 1 đầu này và lấy 1 phần tử trong danh sách lại thực hiện bởi đầu kia. • Các phần tử đưa vào trong hàng đợi trước sẽ được lấy ra trước, phần tử đưa vào trong hàng đợi sau sẽ được lấy ra sau. • Hàng đợi còn được gọi là danh sách FIFO List và cấu trúc dữ liệu này còn được gọi cấu trúc FIFO (First In First Out) • Có nhiều cách biểu diễn hàng đợi: dùng danh sách đặc hoặc dùng danh sách liên kết • Quản lý vị trí 2 đầu của hàng đợi thông qua 2 biến: • Biến trước (Font) • Biến sau (Rear) 156 5.1. Hàng đợi 5.1.1. Cấu trúc dữ liệu biểu diễn cho hàng đợi • Biểu diễn và tổ chức hàng đợi bằng danh sách đặc và danh sách liên kết đơn được quản lý bởi 2 phần tử đầu và cuối • Cấu trúc dữ liệu biểu diễn hàng đợi bằng danh sách đặc typedef struct QC { int Len; int Front, Rear; T * List; } CQUEUE; CQUEUE CQList; 157 5.1. Hàng đợi 5.1.1. Cấu trúc dữ liệu biểu diễn cho hàng đợi (tt) Cấu trúc dữ liệu biểu diễn hàng đợi bằng danh sách liên kết typedef struct QElement { T Key; QElement *Next; } QOneElement; typedef QElement *QType; typedef struct QPElement { QType Font; QType Rear; } SQUEUE; SQUEUE SQList; 158 5.1. Hàng đợi 5.1.2. Các thao tác trên hàng đợi tổ chức bằng danh sách đặc a. Khởi tạo hàng đợi (Initialize) b. Thêm 1 phần tử vào hàng đợi (Add) c. Lấy nội dung 1 phần tử trong hàng đợi ra xử lý (Get) d. Hủy hàng đợi 159 5.1. Hàng đợi 5.1.2.a. Khởi tạo hàng đợi (tổ chức bằng danh sách đặc) B1: CQList.Len = Length B2: CQList.List = new T[Length] B3: IF(CQList.List == NULL) Thực hiện BKT B4: CQList.Front = CQList.Rear = 0 BKT: Kết thúc 160 5.1. Hàng đợi 5.1.2.a. Khởi tạo hàng đợi (tổ chức bằng danh sách đặc) Cài đặt thuật toán T * CQInitialize (CQUEUE & QList, int Length) { QList.Len = Length; QList.List = new T[Length]; if (QList.List == NULL) return (NULL); QList.Front = QList.Rear =-1; return (QList.List); } 161 5.1. Hàng đợi 5.1.2.b. Thêm 1 phần tử vào hàng đợi (tổ chức bằng danh sách đặc) Thuật toán // nếu hàng đợi đã bị đầy B1: IF(CQList.Front ==1 AND CQList.Rear == CQList.Len) Thực hiện BKT B2: IF(CQList.Rear+1 == CQList.Front) Thực hiện BKT B3: IF(CQList.Front = 0) // nếu hàng đợi rỗng CQList.Front = 1 B4: IF(CQList.Rear = CQList.Len) CQList.Rear = 1 B5: ELSE CQList.Rear ++ B6: CQList.List[CQList.Rear] = NewData BKT: Kết thúc 162 5.1. Hàng đợi 5.1.2.b. Thêm 1 phần tử vào hàng đợi (tổ chức bằng danh sách đặc) Cài đặt thuật toán int CQAdd(CQUEUE & QList, T NewData) { if (QList.Front == 0 && QList.Rear == QList.Len -1) return (-1); if (QList.Rear +1 == QList.Front) return (-1); if (QList.Front == -1) QList.Front =0 if (QList.Rear == QList.Len) QList.Rear = 0; else QList.Rear += 1; QList.List[QList.Rear] = NewData return (QList.Rear ); } 163 5.1. Hàng đợi 5.1.2.c. Lấy nội dung 1 phần tử trong hàng đợi ra xử lý (tổ chức bằng danh sách đặc) B1: IF (CQList.Front = 0) Thực hiện BKT B2: Data = CQList.List[CQList.Front] B3: IF(CQList.Rear == CQList.Front) B3.1: CQList.Rear = CQList.Front = 0 B3.2: Thực hiện BKT B4: IF (CQList.Front = CQList.Len) CQList.Front = 1 B5: ELSE CQList.Front++ BKT: Kết thúc 164 5.1. Hàng đợi 5.1.2.c. Lấy nội dung 1 phần tử trong hàng đợi ra xử lý (tổ chức bằng danh sách đặc) Cài đặt thuật toán int CQGet(CQUEUE & QList, T &Data) { if (QList.Front == -1) return (-1); Data = QList.List[QList.Front]; if (QList.Front == QList.Rear) { QList.Front = QList.Rear = -1; return (1); } if (QList.Front == QList.Len -1) QList.Front = 0; else QList.Front += 1; return (1); } 165 5.1. Hàng đợi 5.1.2.d. Hủy hàng đợi (tổ chức bằng danh sách đặc) Hủy bộ nhớ cấp phát cho hàng đợi void CQDelete(CQUEUE & QList) { delete QList.List; return; } 166 5.1. Hàng đợi 5.1.3. Các thao tác trên hàng đợi tổ chức bằng danh sách liên kết đơn a. Khởi tạo hàng đợi (Initialize) b. Thêm 1 phần tử vào hàng đợi (Add) c. Lấy nội dung 1 phần tử trong hàng đợi ra xử lý (Get) d. Hủy hàng đợi 167 5.1. Hàng đợi 5.1.3.a. Khởi tạo hàng đợi (dùng danh sách liên kết đơn) Tương tự với danh sách liên kết đơn, hàm khởi tạo thực hiện gán con trỏ Front và Rear về NULL SQUEUE SQInitialize (SQUEUE &QList) { QList.Front = QList.Rear = NULL; return (QList); } 168 5.1. Hàng đợi 5.1.3.b. Thêm 1 phần tử vào hàng đợi (dùng danh sách liên kết đơn) Thêm phần tử vào sau phần tử Rear (Thêm vào cuối danh sách liên kết) Giả sử dữ liệu đưa vào hàng đợi là NewData B1: NewElement = SLLCreateNode(NewData) B2: IF (NewElement == NULL) Thực hiện BKT B3: IF (SQList.Front == NULL) // hàng đợi dang rỗng B3.1: SQList.Front = SQList.Rear = NewElement B3.2: Thực hiện BKT B4: SQList.Rear->Next = NewElement B5: SQList.Rear = NewElement BKT: Kết thúc 169 5.1. Hàng đợi 5.1.3.b. Thêm 1 phần tử vào hàng đợi (dùng danh sách liên kết đơn) Cài đặt thuật toán: QType SQAdd(SQUEUE &Qlist, T NewData) { QType NewElement = SLLCreateNode(NewData) if (NewElement == NULL) return (NULL); if (QList.Front == NULL) QList.Front = QList.Rear = NewElement; else { QList.Rear->Next = NewElement; QList.Rear = NewElement; } return(NewElement); } 170 5.1. Hàng đợi 5.1.3.c. Lấy nội dung 1 phần tử trong hàng đợi ra xử lý (dùng danh sách liên kết đơn) Lấy nội dung thành phần dữ liệu của phần tử ở địa chỉ Front ra biến Data và tiến hành hủy phần tử này B1: IF (SQList.Front == NULL) // nếu hàng đợi bị rỗng Thực hiện BKT B2: TempElement = SQList.Front; B3: SQList.Front = SQList.Front ->Next B4: TempElement ->Next = NULL B5: Data = TempElement ->Key B6: IF (SQList.Front == NULL) SQList.Rear == NULL B7: delete TempElement BKT: Kết thúc 171 5.1. Hàng đợi 5.1.3.c. Lấy nội dung 1 phần tử trong hàng đợi ra xử lý (dùng danh sách liên kết đơn) Cài đặt thuật toán int SQGet (SQUEUE &QList, T &Data) { if (QList.Front = NULL) return (-1); QType TempElement = QList.Front; QList.Front = QList.Front ->Next; TempElement ->Next = NULL; Data = TempElement ->Next ; if (QList.Front = NULL) QList.Rear = NULL; delete TempElement; return(1); } 172 5.1. Hàng đợi 5.1.3.d. Hủy hàng đợi (dùng danh sách liên kết đơn) void SQQueue (SQUEUE &QList) { QList.Rear = NULL; while (QList.Front != NULL) { QType TempElement = QList.Front; TempElement ->Next = NULL; delete TempElement; } return; } 173 5.2. Ngăn xếp (Stack) Ngăn xếp là một danh sách mà trong đó thao tác trên 1 phần tử vào trong ngăn xếp và thao tác lấy ra một phần tử được thực hiện 1 đầu. Các phần tử được đưa vào ngăn xếp sau cùng sẽ được lấy ra trước tiên, phần tử được đưa vào trước tiên sẽ được lấy ra sau cùng. Ngăn xếp được gọi là danh sách vào sau ra trước LIFO, cấu trúc dữ liệu này được gọi là cấu trúc LIFO. 5.2.1. Cấu trúc dữ liệu 5.2.2. Các thao tác trên ngăn xếp tổ chức bằng danh sách đặc 5.2.2. Các thao tác trên ngăn xếp tổ chức bằng danh sách liên kết 174 5.2. Ngăn xếp 5.2.1. Cấu trúc dữ liệu Biểu diễn và tổ chức bằng danh sách đặc typedef struct SC { int Size; int SP; T * List; } CSTACK; CSTACK CSList; Biểu diễn và tổ chức bằng danh sách liên kết typedef struct SElement { T Key; SElement *Next; } SOneElement; typedef struct SOneElement *SSTACK; SSTACK SSP; 175 5.2. Ngăn xếp 5.2.2. Các thao tác trên ngăn xếp tổ chức bằng danh sách đặc 5.2.2.a. Khởi tạo ngăn xếp (Initialize) 5.2.2.b. Thêm 1 phần tử vào ngăn xếp (Push) 5.2.2.c. Lấy nội dung 1 phần tử trong ngăn xếp ra xử lý (Pop) 5.2.2.d. Hủy ngăn xếp 176 5.2. Ngăn xếp 5.2.2.a. Khởi tạo ngăn xếp (dùng danh sách đặc) B1: CSList.Size = MaxSize B2: CSList.List = new T[MaxSize] B3: IF (CSList.List == NULL) Thực hiện BKT B4: CSList.SP = CSList.Size +1 BKT: Kết thúc T * CSInitialize(CSTACK &SList, int MaxSize) { SList.Size = MaxSize; SList.List = new T[MaxSize]; if (SList.List == NULL) return (NULL); SList.SP = SList.Size ; return (SList.List); } 177 5.2. Ngăn xếp 5.2.2.b. Thêm 1 phần tử vào ngăn xếp (dùng danh sách đặc) B1: IF (CSList.SP == 1) Thực hiện BKT B2: CSList.SP -- B3: CSList.List[CSList.SP] = NewData BKT: Kết thúc int CSPush(CSTACK &SList, T NewData) { if (SList.SP == 0) return (-1); SList.SP -= 1; SList.List[SList.SP] = NewData; return (SList.SP); } 178 5.2. Ngăn xếp 5.2.2.c. Lấy nội dung 1 phần tử trong ngăn xếp ra xử lý (dùng danh sách đặc) B1: IF (CSList.SP == CSList.Size +!) Thực hiện BKT B2: Data = CSList.List[CSList.SP] B3: CSList.SP++ BKT: Kết thúc int CSPop(CSTACK &SList, T &Data) { if (SList.SP == SList.Size) return (-1); Data = SList.List[SList.SP]; SList.SP += 1; return (1); } 179 5.2. Ngăn xếp 5.2.2.d. Hủy ngăn xếp (dùng danh sách đặc) int CSDelete(CSTACK &SList) { delete SList.SList; return; } 180 5.2. Ngăn xếp 5.2.2. Các thao tác trên ngăn xếp tổ chức bằng danh sách liên kết 5.2.3.a. Khởi tạo ngăn xếp (Initialize) 5.2.3.b. Thêm 1 phần tử vào ngăn xếp (Push) 5.2.3.c. Lấy nội dung 1 phần tử trong ngăn xếp ra xử lý (Pop) 5.2.3.d. Hủy ngăn xếp 181 5.2. Ngăn xếp 5.2.3.a. Khởi tạo ngăn xếp (dùng danh sách liên kết) SSTACK SSInitialize (SSTACK &SList) { SList = NULL; return (SList); } 182 5.2. Ngăn xếp 5.2.3.b. Thêm 1 phần tử vào ngăn xếp (dùng danh sách liên kết) B1: NewElement = SLLCreateNode(NewData) B2: if (NewElement == NULL) Thực hiện BKT B3: if (SSP == NULL) B3.1: SSP = NewElement B3.2: Thực hiện BKT B4: NewElement ->Next = SSP B5: SSP = NewElement BKT: Kết thúc 183 5.2. Ngăn xếp 5.2.3.b. Thêm 1 phần tử vào ngăn xếp (dùng danh sách liên kết) SSTACK SSPush (SSTACK &SList, T NewData) { SSTACK NewElement = SLLCreateNode(NewData); if (NewElement == NULL) return (NULL); NewElement ->Next = SList; SList = NewElement; return (NewElement); } 184 5.2. Ngăn xếp 5.2.3.c. Lấy nội dung 1 phần tử trong ngăn xếp ra xử lý (dùng danh sách liên kết) B1: if (SSP == NULL) Thực hiện BKT B2: TempElement = SSP B3: SSP = SSP ->Next B4: TempElement ->Next = NULL B5: Data = TempElement->Key B6: delete TempElement- BKT: Kết thúc 185 5.2. Ngăn xếp 5.2.3.c. Lấy nội dung 1 phần tử trong ngăn xếp ra xử lý (dùng danh sách liên kết) int SSPop (SSTACK &SList, T &Data) { if (SList == NULL) return (-1); SSTACK TempElement = SList; SList = SList ->Next; TempElement ->Next = NULL; Data = TempElement->Key; delete TempElement; return (1); } 186 5.2. Ngăn xếp 5.2.3.d. Hủy ngăn xếp (dùng danh sách liên kết) void SSDelete (SSTACK &SList) { while (SList != NULL) { SSTACK TempElement = SList; SList = SList ->Next; TempElement ->Next = NULL; delete TempElement; } } 187 5.2. Ngăn xếp 5.3. Ứng dụng của danh sách hạn chế • Hàng đợi dùng trong nhiều trường hợp lưu trữ dữ liệu cần xử lý tuần tự. • Ngăn xếp dùng trong việc xử lý dữ liệu truy hồi, đặc biệt trong việc xử lý đệ quy của các thuật giải. 188 BÀI TẬP CHƯƠNG 4 • Bài tập chương 4, giáo trình Cấu trúc dữ liệu và giải thuật (Trang 156 -157)