6. Verkettete Strukturen: Listen

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1 6. Verkettete Strukturen: Listen 5 K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 53 Verkettete Listen : Aufgabe Vergleich: Arrays - verkettete Listen Listenarten Implementation: Pascal (C, C++): Records (Struct) + Pointertyp Java: Klassen + Objektreferenzen gängige Funktionen für Listen: length, nthelement, addtoend... noch einmal Stack : diesmal unbeschränkt Grundaufgabe vielen Programme: Information abspeichern und wiederfinden Datendarstellung: Array, Liste, Baum... Arrays: int [ ] a = new int [ n ] ; Anzahl der Elemente oft erst zur Laufzeit --> n zu groß: Platz verschwendet --> n zu klein: u. U. Laufzeitprobleme Beispiele: Compiler: Bezeichner eines Programms? Unterschiedliche Wörter in Goethe, Faust I? K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 54 Verkettete Listen : Vorzüge K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 55 Einfach verkettete lineare Liste verkettete Listen: sehr flexible Datenstruktur - beliebige Anzahl von Elementen - Einfügen, Streichen von Elementen effektiv Array : einfügen streichen Zelle (Element) Inhalt Rest(liste) : Verweis auf Zelle neues Element anhängen: - Speicherplatz für neue Zelle anfordern (dynamisch: zur Laufzeit) - Verweis auf diese Zelle einrichten 3

2 K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 56 Liste : weitere Operationen Einfügen eines neuen Elements an beliebiger Stelle 99 (kein Verschieben von Daten) Streichen eines beliebigen Elements - nur logisch gestrichen (nicht erreichbar) - physisch noch im Speicher: Garbage Collector (Java-System) K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 57 Garbage Collector ( Müllsammler ) automatische Freigabe von nicht mehr benötigtem Speicherplatz durch das Java-Laufzeitsystem *) Programmierer muss sich nicht um die Freigabe kümmern (anders als in C++, Pascal, Modula-) Technik stammt von funktionalen Sprachen : Lisp *) Speicherplätze, die nicht über Variablen des Programms (direkt oder über Verweislisten) erreichbar sind K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 58 Listenarten einfach verkettete lineare Liste K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 59 Implementation (von nun an: nur einfach verkettete lineare Liste) Pascal (C, C++) : mit Datenstrukturen Records (Struct) + Pointertyp zyklisch verkettete lineare Liste doppelt verkettete lineare Liste TYPE INTLIST ZELLE ; ZELLE = RECORD VALUE : INTEGER; REST : LIST END; VAR ANFANG : INTLIST; VALUE ANFANG:... REST zyklische doppelt verkettete lineare Liste : analog Java: mit Klassen Wovon hängt die konkrete Auswahl ab?

3 K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 50 Implementation in Java K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 5 Erzeugung einer Liste mit der Klasse IntList class IntList { private int ; private IntList ; wie Pascal-Record (eine Zelle) public IntList (int v, IntList next) { = v; = next; public int getvalue () { return ; public void setvalue (int val) { = val; class IntList { private int ; private IntList ; public IntList (int v, IntList next) { = v; = next; in: List.java: IntList list = null-objekt: leerer Verweis new IntList(57, null); list = new IntList(, list); public IntList getrest () { return ; list list b 57 null 57 a null K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 5 Listenfunktionen list.find(57) list: 3 list.nth() list.addtoendm (3) list.length() 4 list.addinorderm () : nur für sortierte Listen K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 53 gängige Funktionen für Listen Liste: rekursive Struktur -> rekursiver Algorithmus Aufgabe: iterative Lösung finden Länge der Liste public int length () { if ( == null) return ; return +.length(); Finde Zelle mit Inhalt key public IntList find (int key) { if ( == key) if ( == null) return null; return.find(key);

4 K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 54 gängige Funktionen für Listen () Finde Verweis auf die n-te Zelle public IntList nth (int n) { if (n == 0) if ( == null) return null; return.nth(n-); neue Zelle an das Ende der Liste anhängen public void addtoendm (int val) { if (!= null) // a cell in the middle.addtoendm(val); // the last cell = new IntList(val, null); K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 55 gängige Funktionen für Listen (3) füge Element entsprechend der Größe in eine sortierte Liste public IntList addinorderm (int n) { if (n < ) return new IntList (n, this); if (n == ) if ( == null) { = new IntList(n, null); { =.addinorderm(n);. Fall: n kleinste Zahl: vorn einfügen. Fall: n bereits vorhanden: nicht einfügen 3. Fall: n größte Zahl: hinten anfügen 4. Fall: sonst: rekursiv in der Mitte einfügen K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 56 gängige Funktionen für Listen (4) durcharbeiten: IntList.java List.java zum Verstehen: Bilder malen s.addinorderm (0) s: 6 (3. Fall: neue größte Zahl) K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 57 noch einmal Stack : class Stack { // Verweis auf oberste Zelle private Zelle top; public Stack() { top = null; diesmal unbeschränkt lokale Klasse (Datensammlung) public boolean isempty() { return top == null;

5 K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 58 Daten durch Variable top repräsentiert (dort beginnt die Liste) class Stack { Klasse "Stack" : lokale Klasse // Verweis auf oberste Zelle private Zelle top; Daten des Stack K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 59 push : verändert Liste public void push(object x) { Zelle neuezelle = new Zelle(); neuezelle.inhalt = x; neuezelle.next = top ; top = neuezelle; vorher: nachher: neuezelle: x K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 530 Klasse "Queue" (Warteschlange) : class Queue { // Verweise:. / letzte Zelle private Zelle first, last; first: last: K. Bothe, Inst. f ür Inf., HU Berlin, PI, WS 004/05, III.6 Verkettete Strukturen: Listen 53 Bewertung : Verkettung in Java verkettete Strukturen: Pascal, C, C++ u. v. a.: Java: (persönliche Sicht) Angelegenheit der Datenstrukturierung Record-Typ + Pointer-Typ Vermischung von Objektorientierung und Datenstrukturierung : Objekterzeugung zur Pointergenerierung genutzt Klasse: Realisierung ADT (Mißbrauch?) Grund: kein anderer Weg, da Portabilität oberstes Ziel von Java (Pointer: problematisch für Portabilität)