Динамические структуры данных: однонаправленные и двунаправленные списки

Лабораторная работа 29. Динамические структуры данных: однонаправленные и двунаправленные списки

Цель работы: изучить понятия, классификацию и объявления списков, особенности доступа к данным и работу с памятью при использовании однонаправленных и двунаправленных списков, научиться решать задачи с использованием списков на языке C++.

При выполнении лабораторной работы для каждого задания требуется написать программу на языке С++, в которой выполнено формирование однонаправленного или двунаправленного списка в соответствии с постановкой задачи, ввод данных элементов списка с учетом типа информационного поля, их обработка и вывод на экран в указанном формате. Для хранения данных списков следует использовать ресурсы динамической памяти. Ввод данных осуществляется с клавиатуры с учетом требований к входным данным, содержащихся в постановке задачи. Ограничениями на входные данные являются максимальный размер строковых данных, диапазоны числовых типов полей структуры и допустимый размер области динамической памяти в языке С++.

Теоретические сведения.

Ознакомьтесь с материалом лекции 29.

Задания к лабораторной работе.

Выполните приведенные ниже задания.

1. Сформируйте однонаправленный список с вещественным информационным полем. Добавьте в список заданный элемент после первого элемента с аналогичным информационным полем. Выполните печать списка до и после изменений. Найти среднее арифметическое элементов списка.
2. Сформируйте однонаправленный список с информационным полем типа char*. Добавьте в этот список элементы с нечетными номерами. Решите задачу, выполняя следующие требования:
   1. Сформировать однонаправленный список, тип информационного поля указан в варианте.
   2. Распечатать полученный список.
   3. Выполнить обработку списка в соответствии с заданием.
   4. Распечатать полученный список.
   5. Удалить список из памяти.
3. Для решения задачи сформируйте двунаправленный список с символьным информационным полем. Дана последовательность латинских букв, оканчивающаяся точкой. Среди букв есть специальный символ Ch, появление которого означает отмену предыдущего символа. Учитывая вхождение этого символа, преобразуйте последовательность.
4. Для решения задачи сформируйте двунаправленный список. Даны действительные числа a₁, a₂, ..., a_2n (n>= 2, заранее неизвестно и вводится с клавиатуры). Вычислите: max(min(a₁, a_2n), min(a₃, a_2n-2), ... , min (a_2n-1, a₂)).

Указания к выполнению работы.

Каждое задание необходимо решить в соответствии с изученными методами формирования, вывода и обработки данных однонаправленных или двунаправленных списков в языке С++. Обработку списков следует выполнить на основе базовых алгоритмов: поиск по списку, вставка элемента в список, удаление элемента из списка, удаление всего списка. При объявлении списков выполните комментирование используемых полей. Программу для решения каждого задания необходимо разработать методом процедурной абстракции, оформив комментарии к коду.

Следует реализовать каждое задание в соответствии с приведенными этапами:

• изучить словесную постановку задачи, выделив при этом все виды данных;
• сформулировать математическую постановку задачи;
• выбрать метод решения задачи, если это необходимо;
• разработать графическую схему алгоритма;
• записать разработанный алгоритм на языке С++;
• разработать контрольный тест к программе;
• отладить программу;
• представить отчет по работе.

Требования к отчету.

Отчет по лабораторной работе должен соответствовать следующей структуре.

• Титульный лист.
• Словесная постановка задачи. В этом подразделе проводится полное описание задачи. Описывается суть задачи, анализ входящих в нее физических величин, область их допустимых значений, единицы их измерения, возможные ограничения, анализ условий при которых задача имеет решение (не имеет решения), анализ ожидаемых результатов.
• Математическая модель. В этом подразделе вводятся математические описания физических величин и математическое описание их взаимодействий. Цель подраздела – представить решаемую задачу в математической формулировке.
• Алгоритм решения задачи. В подразделе описывается разработка структуры алгоритма, обосновывается абстракция данных, задача разбивается на подзадачи. Схема алгоритма выполняется по ЕСПД (ГОСТ 19.003-80 и ГОСТ 19.002-80).
• Листинг программы. Подраздел должен содержать текст программы на языке программирования С++, реализованный в среде MS Visual Studio 2010.
• Контрольный тест. Подраздел содержит наборы исходных данных и полученные в ходе выполнения программы результаты.
• Выводы по лабораторной работе.
• Ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Любой ли список является связным? Обоснуйте ответ.
2. В чем отличие первого элемента однонаправленного (двунаправленного) списка от остальных элементов этого же списка?
3. В чем отличие последнего элемента однонаправленного (двунаправленного) списка от остальных элементов этого же списка?
4. Почему при работе с однонаправленным списком необходимо позиционирование на первый элемент списка?
5. Почему при работе с двунаправленным списком не обязательно позиционирование на первый элемент списка?
6. В чем принципиальные отличия выполнения добавления (удаления) элемента на первую и любую другую позиции в однонаправленном списке?
7. В чем принципиальные отличия выполнения основных операций в однонаправленных и двунаправленных списках?
8. С какой целью в программах выполняется проверка на пустоту однонаправленного (двунаправленного) списка?
9. С какой целью в программах выполняется удаление однонаправленного (двунаправленного) списка по окончании работы с ним? Как изменится работа программы, если операцию удаления списка не выполнять?