DVG2 - 03 - Verkettete Listen1 Verkettete Listen.
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DVG2 - 03 - Verkettete Listen 1
Verkettete Listen
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 2
Primitive Datentypen Vorteile:
werden direkt vom Prozessor unterstützt schneller Zugriff schnelle Verarbeitung
Nachteile: kleine Datenmenge feste Struktur unflexibel
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 3
Objekte Zusammenfassung einfacher Objekte bzw. primitiver Daten zu
komplexen Datentypen Vorteile:
flexibel, da beliebige Strukturen definiert werden können schneller Zugriff, da Adressen der Komponenten vom Compiler
berechnet werden können Nachteile:
relativ kleine Datenmenge feste Datenmenge
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 4
Felder Zusammenfassung einer beliebigen aber festen Anzahl von
Elementen gleichen Typs (primitive Datentypen oder Referenzen) Vorteile:
einfache Handhabung große Datenmenge alle Elemente werden zusammenhängend gespeichert schneller Zugriff : Addr[i]=Addr[0]+ i*Elementlänge Feldelement können Referenzen auf beliebige Objekte sein
Nachteile: feste Datenmenge Feldelemente können nicht hinzugefügt bzw. entfernt werden
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 5
Listen Ziele:
Zusammenfassung verschiedener Objekte flexible Datenstruktur 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
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 6
Organisation von Listen
next Daten
next Daten
next Daten
null Daten
next Daten
first
actual
last
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 7
Listenelemente Listenelement besteht aus
Referenz auf Daten 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 nextElement = null;
private ListenElement(Object data, ListenElement nextElement){ this.data=data; this.nextElement=nextElement;}
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 8
private void setNext (ListenElement nextElement){ this.nextElement=nextElement;}
private Object getData(){ return data;}
private ListenElement getNext(){ return nextElement;}}
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 9
AttributeInterne Referenzen
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;
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 10
Listenelemente hinzufügen
next Daten
next Daten
next Daten
next Daten
next Daten
null Daten
first
actual
last
firstElement=new ListenElement(data,firstElement)
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 11
next Daten
next Daten
next Daten
next Daten
next Daten
null Daten
first
actual
last
at.setNext(
new ListenElement(
data,at.getNext())
)
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 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++;}
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 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);}
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 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);}
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 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(); }}
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 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]);}
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 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(); }}
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 18
Konstruktoren Leerer Konstruktor erzeugt eine leere Listepublic Liste()
{
} Konstruktor mit einem Datenobjekt erzeugt Liste mit einem Elementpublic Liste(Object data)
{
append(data);
}
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 19
Konstruktor mit mehreren Daten erzeugt Liste mit mehreren Elementen
public Liste(Object [] data)
{
append(data);
}
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 20
BeispielListe 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);
}
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 21
Daten 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 Daten 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
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 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();}
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 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;}
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 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;}
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 25
BeispielListe 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]);
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 26
Entfernen von Listenelementen
next Daten
next Daten
next Daten
next Daten
null Daten
first
actual
last
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 27
next Daten
next Daten
next Daten
next Daten
null Daten
first
actual
last
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 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--;}
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 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());}
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 30
Beispiell.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);
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 31
doppelt verkettete Listen
next prev
next null
next prev
null prev
next prev
first
actual
last
Daten
Daten
Daten
Daten
Daten
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 32
zyklisch verkettete Listen
next
next
next
next
next
first
actual
last
Daten
Daten
Daten
Daten
Daten
DVG2 - 03 - Verkettete Listen 33
doppelt zyklisch verkettete Listen
next prev
next prev
next prev
next prev
next prev
first
actual
last
Daten
Daten
Daten
Daten
Daten