Verkettete Listen. DVG Verkettete Listen 1

Transkript

1 Verkettete Listen DVG Verkettete Listen 1

2 Primitive typen Vorteile: werden direkt vom Prozessor unterstützt schneller Zugriff schnelle Verarbeitung Nachteile: kleine menge feste Struktur unflexibel DVG Verkettete Listen 2

3 Objekte Zusammenfassung einfacher Objekte bzw. primitiver zu komplexen typen Vorteile: flexibel, da beliebige Strukturen definiert werden können schneller Zugriff, da Adressen der Komponenten vom Compiler berechnet werden können Nachteile: relativ kleine menge feste menge DVG Verkettete Listen 3

4 Felder Zusammenfassung einer beliebigen aber festen Anzahl von Elementen gleichen Typs (primitive typen oder Referenzen) Vorteile: einfache Handhabung große menge alle Elemente werden zusammenhängend gespeichert schneller Zugriff : Addr[i]=Addr[0]+ i*elementlänge Feldelement können Referenzen auf beliebige Objekte sein Nachteile: feste menge Feldelemente können nicht hinzugefügt bzw. entfernt werden DVG Verkettete Listen 4

5 Ziele: Listen Zusammenfassung verschiedener Objekte flexible struktur einfaches Einfügen, Hinzufügen, Entfernen und Umsortieren von Elementen einfacher Zugriff für den Nutzer Eigenschaften: Elemente können nicht zusammenhängend gespeichert werden Auf Elemente kann nicht über einen Index zugegriffen werden. Es ist keine schnelle Berechnung der Adressen möglich DVG Verkettete Listen 5

6 Organisation von Listen first actual last null DVG Verkettete Listen 6

7 Listenelement besteht aus Referenz auf Listenelemente Verkettungsinformation (Referenz auf das nächste Element) Definition des Listenelements enthält das interne Wissen über die Struktur der Liste. Dieses sollte nicht allgemein zugänglich sein. ==> interne private Klasse, private Attribute private class ListenElement private Object data = null; private ListenElement Element = null; private ListenElement(Object data, ListenElement Element) this.data=data; this.element=element; DVG Verkettete Listen 7

8 private void setnext (ListenElement Element) this.element=element; private Object getdata() return data; private ListenElement getnext() return Element; DVG Verkettete Listen 8

9 Interne Referenzen Attribute private ListenElement firstelement = null; private ListenElement lastelement = null; private ListenElement actualelement = null; Interne Zähler speichert die Anzahl der Elemente der Liste private int numberofelements = 0; DVG Verkettete Listen 9

10 Listenelemente hinzufügen first actual firstelement= new ListenElement (data,firstelement) last null DVG Verkettete Listen 10

11 first actual at.setnext( new ListenElement( data,at.getnext()) ) last null DVG Verkettete Listen 11

12 Einfügen eines Listenelementes nach einem vorgegebenen Wenn at==null ist, wird das Listenelement am Anfang der Liste eingefügt. private void insertat(listenelement at, Object data) if (at==null) firstelement=new ListenElement(data,firstElement); if (lastelement==null) lastelement=firstelement; else at.setnext(new ListenElement(data,at.getNext())); if (lastelement==at) lastelement=at.getnext(); numberofelements++; DVG Verkettete Listen 12

13 Die Methode insertat benutzt internes Wissen: ListenElement Methode ist private Zur Nutzung durch den Anwender werden Methoden angeboten, die dieses Wissen nicht benötigen. public void insertfirst(object data) insertat(null, data); public void insert(object data) insertat(actualelement, data); public void append(object data) insertat(lastelement, data); DVG Verkettete Listen 13

14 public void insertbefore(object data) if ( (actualelement == null) (actualelement == firstelement) ) insertat(null, data); return; ListenElement le = firstelement; while ( le.getnext()!= actualelement) le=le.getnext(); insertat(le, data); DVG Verkettete Listen 14

15 Mehrere Listenelemente hinzufügen public void insertfirst(object [] data) if (data==null) return; insertat(null,data[0]); ListenElement le = firstelement; for (int i=1;i<data.length;i++) insertat(le, data[i]); le=le.getnext(); DVG Verkettete Listen 15

16 public void insert(object [] data) if (data==null) return; ListenElement le = actualelement; for (int i=0;i<data.length;i++) insertat(le, data[i]); le=le.getnext(); public void append(object [] data) if (data!= null) for (int i=0;i<data.length;i++) append(data[i]); DVG Verkettete Listen 16

17 public void insertbefore(object [] data) if (data==null) return; if ( (actualelement == null) (actualelement == firstelement) ) insertfirst(data); return; ListenElement le = firstelement; while ( le.getnext()!= actualelement) le=le.getnext(); for (int i=0;i<data.length;i++) insertat(le, data[i]); le=le.getnext(); DVG Verkettete Listen 17

18 Konstruktoren Leerer Konstruktor erzeugt eine leere Liste public Liste() Konstruktor mit einem objekt erzeugt Liste mit einem Element public Liste(Object data) append(data); DVG Verkettete Listen 18

19 Konstruktor mit mehreren erzeugt Liste mit mehreren Elementen public Liste(Object [] data) append(data); DVG Verkettete Listen 19

20 Beispiel Liste l = new Liste("Element 0"); String [] s = "Element 1","Element 2","Element 3","Element 4"; l.append(s); l.append("element 5"); System.out.println("first = "+ (String)l.getFirst()); System.out.println("last = "+ (String)l.getLast()); String element; l.reset(); while ( (element=(string)l.getnext())!= null) System.out. println(element); DVG Verkettete Listen 20

21 lesen Lesen des ersten Listenelements: getfirst Lesen des letzten Listenelements: getlast getlast und getfirst modifizieren nicht die Referenz auf das aktuelle Element Lesen des aktuellen Elementes: getnext getnext positioniert vor dem Lesen der auf das nach dem aktuellen Element liegende Element, d.h. actualelement zeigt auf das zuletzt gelesene Listenelement toarray gibt alle Elemente der Liste als Array von Objekten aus tostring gibt eine Zeichenkette aus, die tostring von jedem Objekt der Liste enthält length gibt die Anzahl der Listenelemente aus DVG Verkettete Listen 21

22 public Object getfirst() if ( firstelement == null ) return null; return firstelement.getdata(); public Object getlast() if ( lastelement == null ) return null; return lastelement.getdata(); public void reset() actualelement = null; public Object getnext() if (actualelement==null) actualelement = firstelement; else actualelement = actualelement.getnext(); if (actualelement==null) return null; return actualelement.getdata(); DVG Verkettete Listen 22

23 public Object [] toarray() Object [] data = new Object [numberofelements]; ListenElement l = firstelement; for (int i=0;i<numberofelements;i++) data[i]=l.getdata(); l=l.getnext(); return data; DVG Verkettete Listen 23

24 public String tostring() String s = "Liste="; ListenElement le = firstelement; while (le!= null) s+=le.getdata(); le=le.getnext(); if (le!=null) s+=";"; s+=""; return s; public int length() return numberofelements; DVG Verkettete Listen 24

25 Beispiel Liste l = new Liste("Element 0"); String [] s = "Element 1","Element 2","Element 3","Element 4"; l.append(s); l.append("element 5"); System.out.println("first = "+ (String)l.getFirst()); System.out.println("last = "+ (String)l.getLast()); System.out.println( "Anzahl der Listenelemente = "+l.length()+ "\ninhalt der Liste\n"+l); Object [] o = l.toarray(); for (int i=0;i<o.length;i++)system.out.println(o[i]); DVG Verkettete Listen 25

26 Entfernen von Listenelementen first actual last null DVG Verkettete Listen 26

27 first actual last null DVG Verkettete Listen 27

28 private void removeat(listenelement at) if (at==null) return; if (at==firstelement) if (at==actualelement) actualelement=null; firstelement=firstelement.getnext(); if (firstelement==null) lastelement=null; else ListenElement prev = firstelement; while (prev.getnext()!= at) prev=prev.getnext(); if (at==actualelement) actualelement=prev; if (at==lastelement) lastelement=prev; prev.setnext(at.getnext()); numberofelements--; DVG Verkettete Listen 28

29 Wie beim Hinzufügen von Listenelementen wird Methode removeat als private definiert. Dem Anwender werden spezialisierte Methode angeboten. public void remove() removeat(actualelement); public void removefirst() removeat(firstelement); public void removelast() removeat(lastelement); public void removetail() removeat(actualelement); if (actualelement!= null) while (actualelement.getnext()!=null) removeat(actualelement.getnext()); DVG Verkettete Listen 29

30 Beispiel l.removefirst(); System.out.println("Liste nach Entfernung des ersten Elements"); System.out.println("Anzahl der Listenelemente = "+ l.length()+"\ninhalt der Liste\n"+l); l.removelast(); System.out.println ("Liste nach Entfernung des letzten Elements"); System.out.println("Anzahl der Listenelemente = "+ l.length()+"\ninhalt der Liste\n"+l); l.reset();l.getnext();l.getnext();l.getnext(); l.remove(); System.out.println ("Liste nach Entfernung des dritten Elements"); System.out.println("Anzahl der Listenelemente = "+ l.length()+"\ninhalt der Liste\n"+l); l.reset();l.getnext();l.getnext(); l.removetail(); System.out.println ("Liste nach Entfernung des Restes der Liste ab dem zweiten "+ "Element"); System.out.println("Anzahl der Listenelemente = "+ l.length()+"\ninhalt der Liste\n"+l); DVG Verkettete Listen 30

31 doppelt verkettete Listen first null prev actual prev prev last null prev DVG Verkettete Listen 31

32 zyklisch verkettete Listen first actual last DVG Verkettete Listen 32

33 doppelt zyklisch verkettete Listen first prev prev actual prev prev last prev DVG Verkettete Listen 33