Метод. указ. к лаборат

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Самарский государственный архитектурно-строительный университет
Факультет информационных систем и технологий
Кафедра прикладной математики и вычислительной техники
О. В. ПРОХОРОВА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
для выполнения лабораторных работт по дисциплине
“Технология программирования”
Самара 2012г.
Оглавление
Постановка задачи проектирования .......................................................................... 3
Аналитическая часть ................................................................................................... 3
Листинг программы .................................................. Error! Bookmark not defined.
Результаты тестирования ......................................................................................... 15
Литература ................................................................................................................. 16
Постановка задачи проектирования
В ходе выполнения лабораторной работы студент должен
самостоятельно изучить теорию, в рамках которой поставлена тема курсовой
работы, разработать алгоритм решения задачи, написать программу на языке
С++, протестировать разработанную программу. В качестве примера будет
рассматриваться тема «Разработать код программы работы со списком данных
с динамическим выделением памяти».
1. Аналитическая часть
Рассмотрим принципы организации работы с данными при связанном
распределении данных.
При связанном распределении данных каждому Si поставлен в
соответствие указатель Рi, отмечающий ячейку, в которой записаны Si+1 и Pi+1
(т.е. переход на следующую ячейку последовательности). Существует также
указатель P0, который указывает на начальную ячейку последовательности, т.е.
на ячейку с содержимым S1 и P1.
(INFO) (LINK)
P0=l1
S1
l1
P1=l2
S2
P2=l3
…
l2
Sn-1
l n-1
Pn-1=ln
Sn
Pn=
ln
Рис. 1. Представление последовательности в виде связанного списка
Каждый элемент списка состоит из поля INFO (содержащего элемент
последовательности) и поля LINK (содержащего адрес следующего элемента)
3
Здесь каждый узел состоит из двух полей. Под узлом понимается одно или
несколько последовательных слов в памяти машины, выступающих как единое
целое.  — пустой или нулевой указатель. Рассмотрим более употребляемый
способ задания списка.
P0
S1
S2
…
Sn-1
Sn
Рис. 2. Способ задания списка
Связанное представление данных облегчает операции включения и
исключения элемента, если ячейка Si известна. Для этого лишь необходимо,
изменить значение некоторых указателей. Например, чтобы исключить элемент
S2 из последовательности, изображенной на рис. 2.2, необходимо положить
LINK(l1)=LINK(l2). После этой операции элемента S2 в последовательности
больше не будет.
P0
S1
S2
S3
…
Рис. 3. Исключение элемента из связанного списка
Чтобы в последовательность (рис. 2.2) включить новый элемент S5 после S1,
необходимо воспроизвести новый элемент в некоторой ячейке l5 с INFO(l5) = S5
и LINK(l5) = LINK(l1) и присвоить LINK(l1) l5.
4
P0
S1
S2
S3
…
S5
l5
Рис. 4. Включение элемента в связанный список
Также легко осуществляется сцепление последовательностей и разбиение
последовательности на части.
Использование связанного распределения предполагает существование
некоторого механизма, который по мере надобности собирает ячейки (мусор),
когда они освобождаются.
С помощью связанного распределения достигается большая гибкость,
но идет потеря скорости обращения к данным.
Связанное распределение предпочтительнее, если в значительной
степени используются операции включения и/или исключения элементов, а
также сцепления и/или разбиения последовательностей.
Разновидности связанных списков
Если Pn указывает на S1, то такая форма списка дает возможность
достигнуть любой элемент списка (хотя и не прямо) из любого другого
элемента последовательности.
5
P0
S1
…
S2
Sn-1
Sn
Рис. 5. Циклический список
Включение и исключение элементов здесь осуществляется так же, как и в
нециклических списках, в то время как сцепление и разбиение реализуется
более сложно.
Большая гибкость при работе со списками достигается, если
использовать дважды связанный список, когда каждый элемент Si
последовательности вместо одного имеет 2 связанных с ним указателя, они
указывают на элементы Si-1 и Si+1. В таком списке для любого элемента имеется
мгновенный прямой доступ к предыдущему и последующему элементам, в
связи с чем облегчаются такие операции, как включение нового элемента перед
Si и исключение Si без предварительного знания его предшественника. Если
есть необходимость, дважды связанный список можно сделать циклическим.
P0

S1
S2
…
Рис. 6. Дважды связанный список
6
Sn-1
Sn

2. Алгоритмическая часть
Построение объекта список с динамическим распределением памяти
предполагает создание двух типов объектов: самого списка и его элементов,
т.к. в последнем предполагается увязка элементов списка через указатели.
Алгоритм создания списка и работы с ним таков:
1. Создание класса item.
3. Конструкторская часть
#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;
#include <conio.h>
/***
*
* КЛАСС: item
*
* НАЗНАЧЕНИЕ: Контейнер для элементов структуры
*
****/
class item
{
char info;
// информация в узле(ячейке)
item *next;
// ссылка на следующий узел(ячейку)
public:
item(char,item *);
// конструктор
~item();
// дестуктор
char get_info();
// функция возврата информационной части элемента (узла)
7
item*
get_next();
// функция возврата указателя на следующий элемент (узел)
void set_info(char);
// функция вставки в список информационной части элемента
void set_next(item*);
// функция вставки в элемент
указателя на следующий элемент
};
item::item(char ch,item *l)
{
info = ch;
next = l;
// указатель на следующий элемент списка
}
item::~item()
{
}
char item::get_info()
{
return info;
}
item*
item::get_next()
{
return next;
}
void item::set_info(char ch)
{
info=ch;
}
void item::set_next(item* next_next)
{
next=next_next;
}
8
/***
*
* КЛАСС: list
*
* НАЗНАЧЕНИЕ: Организация структуры типа список
*
****/
class list
{
int number;
//число элементов в списке
public:
list();
// конструктор списка
~list();
// дестуктор списка
item * push(item *tt,char ch,int k); // вставка в список
void pop(item *tt,item *next_next);
// удаление из списка
item * search(item *tt,char ch,int n); // просмотр списка
void set_number();
// подсчет числа элементов списка
int get_number(); // вывод числа элементов списка
item * set_tt(char ch);
// формирование начала списка и вывод его указателя
};
list::list()
{
number=0;
}
list::~list()
{
}
// подсчет числа элементов списка
void list:: set_number()
{
number++;
9
}
// вывод числа элементов списка
int list:: get_number()
{
return number;
}
// формирование начала списка и вывод его указателя
item * list::set_tt(char ch)
{
item *tt;
item *temp;
item *l;
l=NULL;
temp = new item(ch,l);
//Создается объект item
tt=temp;
tt->set_info(ch);
tt->set_next(l);
return tt;
}
// вставка элемента в список
item * list::push(item *tt,char ch,int kk)
{
int i;
item *t;
item *l;
l=NULL;
t=tt;
item *temp = new item(ch,l);
// создается объект item
// поиск места вставки в список и смена указателей
10
if(kk==0)
// вставка в начало списка, если список не пуст
{
temp->set_info(ch);
temp->set_next(tt);
tt=temp;
//**
return tt;
}
else
{
for(i=1;i<=kk;i++) // проход с начала списка
{
l=t;
t=t->get_next();
}
temp->set_info(ch);
temp->set_next(t);
l->set_next(temp);
return t;
}
}
// УДАЛЕНИЕ элемента из списка
void list::pop(item *tt,item *next_next)
// next_next - адрес элемента, ссылающегося на удаляемый
{
char ch;
item* temp;
item *l;
if (tt == NULL)
{
11
cout << "list is empty ";
return;
}
temp=next_next->get_next(); // адрес удаляемого элемента
ch=temp->get_info();
l=temp->get_next();
next_next->set_next(l);
delete temp;
}
//
ПОИСК элемента в списке
item * list::search(item *tt,char ch,int nn)
// возврат указателя на элемент, ссылающийся на искомый
{
int i=1;
item *temp=tt;
item *t=NULL;
item *h;
while(i<=nn)
{
if(temp->get_info()==ch)
{
cout<<"element exists\n";
h=t;
return h;
}
t=temp;
temp=t->get_next();
i++;
}
cout<<"Element does not exist\n";
h=NULL;
12
return h;
}
int main()
{
list *s= new list;
// создание объекта - список
int i,n,nn;
char ch;
item *tt;
//
указатель на вершину списка
item *h;
item *l;
h=NULL;
tt=NULL;
cout<< "Enter size of list\n";
cin>>n;
cout<<" Enter items of list\n";
for(i=1;i<=n;i++)
{
cin>>ch;
s->set_number();
nn=s->get_number();
if(i==1) tt=s->set_tt(ch);
else s->push(tt,ch,i-1);
}
cout<<"Do you like
search item?\n";
cin>>ch;
if((ch=='Y')||(ch=='y'))
{
cout<<"Enter item for search\n";
cin>>ch;
13
h=s->search(tt,ch,nn);
cout<<"Enter 'Y'
you like to delette item\n";
cin>>ch;
if((ch=='Y')||(ch=='y'))
{
if(h==NULL) tt=tt->get_next();// удаляется 1-й элемент
else s->pop(tt,h);
nn=nn-1;
}
}
else
{
cout<<"Do you like
add item?\n";
cin>>ch;
if((ch=='Y')||(ch=='y'))
{
cout<<"Enter add item's information \n";
cin>>ch;
cout<<"Enter number item after that it should be add\n";
cin>>i;
if(i==0) tt=s->push(tt,ch,i);
s->push(tt,ch,i);
s->set_number();
nn=s->get_number();
}
}
// печать списка
h=tt;
for(i=1;i<=nn;i++)
{
14
l=h;h=h->get_next();
ch=l->get_info();
cout<<"\n"<<ch;
}
delete s;
// удаление объекта список
return 0;
}
4. Результаты тестирования
ВАРИАНТЫ тестов
1
2
3
4
5
Enter size of list
Enter size of list
Enter size of list
Enter size of list
Enter size of list
6
4
3
3
3
Enter items of
Enter items of
Enter items of
Enter items of
Enter items of
list
list
list
list
list
15
1
A
A
1
1
2
S
B
2
2
3
D
C
3
3
4
F
5
6
Do you like
Do you like
Do you like
Do you like
Do you like
search item?
search item?
search item?
search item?
search item?
y
y
y
n
n
Enter item for
Enter item for
Enter item for
Do you like add
Do you like add
search
search
search
item?
item?
4
D
f
y
y
Element exists
Element exists
Element does not
Enter new item
Enter new item
4
4
Enter item’s
Enter item’s
number after that
number after that
it should be add
it should be add
3
0
1
4
2
1
3
2
4
3
exists
Enter ‘Y’ if you
Enter ‘Y’ if you
Enter ‘Y’ if you
like to delete
like to delete
like to delete
item
item
item
y
y
n
1
A
A
2
S
B
3
F
C
5
6
Литература
16
1. Ленгсам Й., Огенстайн М., Тененбаум. Структуры данных для персональных
ЭВМ. — М.: Мир, 1989. — 568 с.
2. Павловская Т.А. С/С++. Программирование на языке высокого уровня. СПб.:
Питер. 2004.
3. Прохорова О.В. Методы программирования : учебное пособие: курс лекций
для студентов специальности 090102 «Компьютерная безопасность». Йошкар –
Ола: МФ МОСУ, 2007. – 178с.
17