Следующий рабочий фрагмент программы обеспечивает: создание такого двумерного массива размерности n на m (вводятся с клавиатуры), заполнение его некоторыми данными; вывод значений элементов массива на экран в виде таблицы; освобождение памяти:
int **CreateArr ( unsigned RowCount, unsigned ColCount )
// Создает двумерный динамический массив целых чисел из RowCount строк
// и ColCount столбцов. Возвращает адрес массива.
{
int **Arr = new int* [RowCount];
for ( unsigned i = 0; i < RowCount; ++i )
Arr[i] = new int[ColCount];
return Arr;
}
void FreeArr( int **Arr, unsigned RowCount )
// Удаляет двумерный динамический массив целых чисел Arr из RowCount строк
for ( int i = 0; i < N1; ++ i ) // Заполняем массив данными
for ( int j = 0; j < N2; ++ j )
Arr [ i ][ j ] = i + j;
for ( int i = 0; i < N1; ++ i ) // Выводим массив на экран
{
for ( int j = 0; j < N2; ++ j )
cout << setw(4) << Arr [ i ][ j ];
cout << endl;
}
// Заканчиваем работу с массивом
FreeArr ( Arr, N1 ); // Освобождаем память
system ( "pause" );
return 0;
}
В этом примере действия, связанные с созданием динамического двумерного массива и его удалением, оформлены в виде функций, чтобы не отвлекать внимание от содержания основного алгоритма. Операции с созданным таким образом двумерным динамическим массивом осуществляются точно так же, как и с обычными двумерными массивами.
Для создания динамических двумерных массивов с другими базовыми типами элементов достаточно в предыдущих примерах заменить тип данных int, на необходимый тип данных. Ну, и конечно, изменить работу с элементами массива в соответствии с их типом данных. Обязательные места исправлений выделены красным цветом.
По аналогии с двумерными динамическими массивами можно создавать и массивы большей мерности.
Одномерные однонаправленные списки
Одномерный однонаправленный список представляет собой совокупность отдельных элементов, каждый из которых содержит две части – информационную (Inf) и адресную (Adr). Информационная часть предназначена для хранения “полезных” данных и может иметь практически любой тип. Адресная часть каждого элемента содержит адрес следующего элемента списка. Схематическое изображение такого списка представлено на следующем рисунке.
Beg = 100
Inf
Adr = 200
Inf
Adr = 400
Inf
Adr = 0
Inf
Adr = 500
Список может содержать произвольное количество элементов. Адресная часть последнего элемента списка содержит нулевой адрес, свидетельствующий об окончании списка.
Для работы со списком достаточно знать только адрес первого элемента списка (Beg). Зная адрес первого элемента списка можно последовательно получить доступ к любому другому его элементу.
Достоинством подобных структур являются простота добавления, удаления и перестановки элементов списка, которые осуществляются путем манипуляций с адресными частями без перезаписи всего списка.
Типовыми операциями при работе со списками являются:
· создание списка;
· освобождение памяти от списка (удаление списка);
· доступ к заданному элементу списка для манипуляций с его информационной частью;
· добавление нового элемента к списку;
· удаление элемента из списка;
· перестановка элемента списка на новую позицию внутри списка.
Рассмотрим эти операции на примере списка, в котором информационные части представляют собой, например, вещественные числа типа double. Все эти операции оформим в виде отдельных функций.
Прежде всего, определим необходимые типы данных для работы со списком.
Поскольку каждый элемент списка должен иметь две части, логичнее всего представить его в виде следующей структуры:
struct t_Item
{
double Inf;
t_Item * Adr;
};
Для того чтобы хранить в списке другие данные (не double), достаточно заменить тип double поля Inf на другой необходимый тип данных.
Тип адресного поля этой структуры определен как указатель на тип данных элемента списка (t_Item * Adr).
Создание списка
Представленная ниже функция CreateList обеспечивает создание динамического однонаправленного списка на Length элементов и возвращает адрес первого элемента созданного списка.
t_Item *CreateList ( unsigned Length )
{
t_Item *Curr = 0, // Адрес очередного элемента списка
*Next = 0; // Адрес следующего за очередным элемента списка
// Начинаем создавать список с последнего элемента
for ( unsigned i = 1; i <= Length; ++ i )
{
// Создаем очередной элемент списка
Curr = new t_Item;
// В адресную часть записываем адрес следующего
// за очередным элемента списка
Curr->Adr = Next;
// Запоминаем адрес очередного элемента в качестве
// следующего элемента для следующего шага цикла
Next = Curr;
}
// Возвращаем адрес последнего созданного элемента,
// как адрес первого элемента списка
return Curr;
}
Для создания списка используется цикл на Length итераций. На каждом шаге этого цикла в динамической области памяти создается очередной элемент списка с адресом Curr и в его адресную часть Curr->Adr записывается адрес следующего за ним элемента Next. Наиболее простой алгоритм работы этой функции получается в том случае, когда список начинает создаваться не с первого элемента, а с последнего.
Использовать эту функцию для создания списка можно, например, так:
t_Item *List = CreateList ( 5 );
Переменная List будет содержать адрес первого элемента динамического списка, содержащего 5 элементов. Информационные части элементов этого списка в функции CreateList не инициализируются и будут иметь после выхода из функции непредсказуемые значения.
Заполнить информационные части элементов этого списка конкретными данными, например, с клавиатуры можно так:
// Чтобы не потерять адрес начала списка (он нам понадобится для дальнейшей
// работы со списком) вводим дополнительную переменную-указатель Curr – адрес
// очередного элемента списка и делаем его равным адресу первого элемента списка
t_Item * Curr = List;
// Выполняем цикл пока адрес очередного элемента списка не равен 0
while ( Curr )
{
// Вводим данные в информационную часть очередного элемента с клавиатуры
cin >> Curr->Inf;
// Делаем очередным следующий элемент списка. Для этого переменной
// Curr присваиваем адрес следующего элемента списка. Последний элемент
// списка содержит в адресной части 0, поэтому кода мы обработаем последний
// элемент списка, переменная Curr станет равна 0, и цикл закончится
Curr = Curr->Adr;
}
Вывод значений информационных частей элементов списка на экран делается аналогично:
Curr = List;
while ( Curr )
{
// Выводим информационную часть очередного элемента на экран
cout << Curr->Inf << “ “;
Curr = Curr->Adr;
}
cout << endl;
Удаление списка
После окончания работы со списком необходимо освободить от него динамическую память. Для этого можно использовать следующую функцию, имеющую единственный параметр-ссылку Beg – адрес начала списка:
void DeleteList ( t_Item * &Beg )
{
t_Item *Next; // Указатель на следующий элемент списка
// Начинаем с начала списка
while ( Beg )
{
// Запоминаем адрес следующего элемента списка. Если этого не сделать,
// то после удаления элемента по адресу Beg негде будет взять адрес
// следующего элемента списка
Next = Beg->Adr;
// Удаляем первый элемент списка
delete Beg;
// Делаем адрес первого элемента списка равным адресу
// следующего после удаленного (мы его запомнили чуть выше)
Beg = Next;
}
}
После окончания работы эта функция возвращает через свой параметр-ссылку Beg адрес 0 – список отсутствует (он перестал существовать).
Использование этой функции:
DeleteList ( List );
Если проверить значение указателя List после вызова этой функции, то оно действительно будет равно 0, что будет свидетельствовать о том, что список не существует.
Доступ к заданному элементу списка
Функция ListItem возвращает адрес элемента списка с индексом Index (индексация элементов в списке начинается с 0). Если элемент с заданным индексом в списке отсутствует, функция возвращает нулевой адрес. Параметр Beg задает адрес первого элемента списка (адрес начала списка). Третий параметр функции ErrMsg определяет надо ли выводить сообщение об ошибке при неправильно заданном индексе.
// Увеличиваем счетчик элементов списка на единицу
++ Length;
// Перемещаемся на следующий элемент списка
Beg = Beg->Adr;
}
return Length;
}
Удаление элемента из списка
void DelItem( t_Item * &Beg, unsigned Index )
{
if ( Index >= LengthList ( Beg ) )
return;
t_Item * Item;
if ( !Index )
{
Item = Beg->Adr;
delete Beg;
Beg = Item;
return;
}
Item = ListItem ( Beg, Index - 1, 0 );
t_Item * DItem = Item->Adr;
Item->Adr = DItem->Adr;
delete DItem;
}
Одномерные двунаправленные списки
Pred = 0
Inf
Next = 200
Pred = 100
Inf
Next = 300
Pred = 600
Inf
Next = 0
…
Beg = 100
Каждый элемент списка содержит два адресных поля Pred и Next. Поле Pred содержит адрес предыдущего элемента списка (в первом элементе это поле равно 0). Поле Next содержит адрес следующего элемента списка (в последнем элементе это поле равно 0). Такая организация списка позволяет перемещаться по его элементам в двух направлениях.
Тип данных для элементов такого списка можно определить так:
struct t_Item
{
double Inf;
t_Item * Pred,
* Next;
};
Здесь предполагается, что информационное поле имеет тип double.
Для создания такого списка можно использовать следующую функцию:
t_Item *CreateList ( unsigned Length )
{
t_Item *Curr = 0, // Адрес очередного элемента списка
*Next = 0; // Адрес следующего за очередным элемента списка
// Начинаем создавать список с последнего элемента
for ( unsigned i = 1; i <= Length; ++ i )
{
// Создаем очередной элемент списка
Curr = new t_Item;
// В адресную часть записываем адрес следующего
// за очередным элемента списка
Curr->Next = Next;
if ( Next ) // Следующий элемент существует (Next не равен 0)
// Очередной элемент с адресом Curr является предыдущим
// элементом для элемента с адресом Next
Next->Pred = Curr;
// Запоминаем адрес очередного элемента в качестве
// следующего элемента для следующего шага цикла
Next = Curr;
}
// Для первого элемента списка адрес предыдущего элемента
// должен быть равен 0
Curr->Pred = 0;
// Возвращаем адрес последнего созданного элемента,
// как адрес первого элемента списка
return Curr;
}
Функции удаления списка DeleteList, доступа к элементам списка ListItem, определения длины списка LengthList и перемещения элемента MoveItem остаются такими же, как и для однонаправленного списка (необходимо только заменить идентификатор поля Adr на Next). Остальные функции требуют небольшой коррекции, связанной с дополнительной обработкой адресного поля Pred: