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酒居敬一(sakai.keiichi@kochi-tech.ac.jp)
アルゴリズムとデータ構造1 2006年6月23日
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データを動かすことなく、要素の挿入・削除ができる
連結リスト（２９ページ） データをそれぞれの要素に格納 要素どおし、つながってリストを形成 先頭 次 データ データを動かすことなく、要素の挿入・削除ができる
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クラスの自己参照 宣言は未完了だが特別な記述は不要 インスタンスの自己参照 this による参照
// リストを形成するためのデータ構造 public class Element { private Element() } public Element(Object aData) this.data = aData; public Object getData() return this.data; クラス宣言の中における クラスの自己参照 宣言は未完了だが特別な記述は不要 インスタンスの自己参照 this による参照 public Element getNextElement() { return this.next; } public void setNextElement(Element anNextElement) this.next = anNextElement; public String toString() if(null != this.next){ return (this.data.toString() + " → "); }else{ return this.data.toString(); private Object data; private Element next; // クラスの自己参照
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自己参照 宣言の中で自分自身を参照すること 一見すると奇妙な点がある Java言語では自分の中に自分を含むように見える
宣言が完了する前に自分自身を参照していること 宣言が未完了では、当然、インスタンスは定義できないはず C言語で書くと、ポインタを置いている 参照ということは、型が未定義でも大きさは計算可能 /* リストを形成するためのデータ構造 in C language */ struct Element { void *data; struct Element *next; /* 構造体型の自己参照 */ };
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連結リスト操作（挿入） 先頭 次 データ 次 データ 図2.4.1・2.4.2 教科書41・42ページ
図2.4.1・2.4.2 教科書41・42ページ 単純な連結リスト（線形リスト）データ挿入
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連結リストの宣言 リストへの挿入 public class MyLinkedList { public MyLinkedList()
this.firstElement = new Element(null); } public boolean insert(Object aData) return this.insert(1, aData); private Element firstElement; 連結リストの宣言 リストへの挿入 public boolean insert(int aPosition, Object aData) { if(1 > aPosition){ System.err.println("その場所には挿入はできません: " + aPosition); return false; } Element previousElement = this.getElement(aPosition - 1); if(null == previousElement){ Element element = new Element(aData); element.setNextElement(previousElement.getNextElement()); previousElement.setNextElement(element); return true;
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public Element getElement(int aPosition)
{ Element currentElement = this.firstElement; for(int count = 0; count < aPosition; count++){ if(null == currentElement){ return null; } currentElement = currentElement.getNextElement(); return currentElement; public int search(Object aData) { int count = 1; Element currentElement = this.firstElement.getNextElement(); while(null != currentElement){ if(currentElement.getData().equals(aData)){ return count; } ++count; currentElement = currentElement.getNextElement(); return -1;
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public Object get(int aPosition)
{ Element element = this.getElement(aPosition); if(null == element){ System.err.println("指定した場所には要素がありません"); return null; } return element.getData(); public int size() { int length = 0; Element currentElement = this.firstElement.getNextElement(); while(null != currentElement){ ++length; currentElement = currentElement.getNextElement(); } return length; public void printAll() { Element currentElement = this.firstElement.getNextElement(); while(null != currentElement){ System.out.print(currentElement); currentElement = currentElement.getNextElement(); } System.out.println();
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連結リスト操作（削除） 先頭 次 データ 図2.4.3 教科書43ページ 単純な連結リスト（線形リスト）データ削除
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リストへの挿入・削除を先頭に限定すれば スタック構造が実現できる
public boolean remove(Object aData) { int position = this.search(aData); return this.remove(position); } リストへの挿入・削除を先頭に限定すれば スタック構造が実現できる public boolean remove(int aPosition) { if(1 > aPosition){ System.err.println ("その場所は削除できません: " + aPosition); return false; } Element targetElement = this.getElement(aPosition); if(null == targetElement){ Element previousElement = this.getElement(aPosition - 1); previousElement.setNextElement(targetElement.getNextElement()); targetElement.setNextElement(null); return true;
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例：メモリ割り当て（３７ページ） 最も簡単なメモリ割り当てアルゴリズム ・リストで管理 ・データ領域を分断し、あらたなリスト要素として、挿入
・リストのヘッダには空きか使用中かのフラグがある ・割当てるデータ領域はリストのヘッダとヘッダの間 使用状況を示すフラグ 次のヘッダを指すポインタ ヘッダは左のような構造 要素としては、フラグとポインタしかない 空きの領域 使用中 空き 空き 使用中
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メモリの割り付け・開放を繰り返していくとメモリが分断するようになる ・フラグメンテーションといい、大きな領域を割り当てできなくなる
空き 使用中 空き 空き 空き 空き 使用中 メモリの割り付け・開放を繰り返していくとメモリが分断するようになる ・フラグメンテーションといい、大きな領域を割り当てできなくなる ・そこで、ときおり、空き領域にはさまれたヘッダを削除する メモリ割付け技法 連続割付け 単一連続割付け 分割割付け(ゾーン割り付け) 固定区画割付け 可変区画割付け 非連続割付け ページング セグメンテーション 管理手法 線形リスト ハッシュ表
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双方向連結リスト（３９ページ） 連結リストを双方にリンクしたもの 先頭 次 データ 最後 前 両方向から探索できる
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リストを形成する要素として nextとpreviousが定義されて リストを双方向にたどれるようにしている
public class DoublyElement { public DoublyElement(Object aData) this.data = aData; } public Object getData() return this.data; public DoublyElement getNextElement() return this.next; public DoublyElement getPreviousElement() return this.previous; リストを形成する要素として nextとpreviousが定義されて リストを双方向にたどれるようにしている public void setNextElement (DoublyElement anNextElement) { this.next = anNextElement; } public void setPreviousElement (DoublyElement anPreviousElement) this.previous = anPreviousElement; private Object data; private DoublyElement next, previous;
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public class DoublyLinkedList
{ public DoublyLinkedList() this.firstElement = new DoublyElement(null); this.lastElement = new DoublyElement(null); this.firstElement.setNextElement(this.lastElement); this.lastElement.setPreviousElement(this.firstElement); } private DoublyElement firstElement; private DoublyElement lastElement; public int search(Object aData) { int count = 1; DoublyElement currentElement = this.firstElement.getNextElement(); while(currentElement != this.lastElement){ if(currentElement.getData().equals(aData)){ return count; } ++count; currentElement = currentElement.getNextElement(); return -1;
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public int size() { int length = 0; DoublyElement currentElement = this.firstElement.getNextElement(); while(currentElement != this.lastElement){ ++length; currentElement = currentElement.getNextElement(); } return length; public Object get(int aPosition) { DoublyElement element = this.getElement(aPosition); if(null == element){ System.err.println("指定した場所には要素がありません"); return null; } return element.getData(); public DoublyElement getElement(int aPosition) DoublyElement currentElement = this.firstElement; for(int count = 0; count < aPosition; count++){ if(currentElement == this.lastElement){ currentElement = currentElement.getNextElement(); return currentElement;
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双方向連結リスト（挿入） キューへのデータの挿入
先頭 次 データ 最後 前 次 データ 前 双方向連結リスト データ挿入 連結リストを双方にリンクしたもの
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public boolean insert(Object aData)
{ return this.insert(1, aData); } public boolean insert(int aPosition, Object aData) if(1 > aPosition){ System.err.println ("その場所には挿入はできません: " + aPosition); return false; DoublyElement previousElement = this.getElement(aPosition - 1); if(null == previousElement){ DoublyElement element = new DoublyElement(aData); element.setNextElement(previousElement.getNextElement()); previousElement.getNextElement().setPreviousElement(element); previousElement.setNextElement(element); element.setPreviousElement(previousElement); return true;
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双方向連結リスト操作（削除） キューからのデータの取り出し
先頭 次 データ 最後 前 双方向連結リスト データ削除
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public boolean remove(Object aData)
{ int position = this.search(aData); return this.remove(position); } public boolean remove(int aPosition) if(1 > aPosition){ System.err.println ("その場所は削除できません: " + aPosition); return false; DoublyElement targetElement = this.getElement(aPosition); if(null == targetElement){ DoublyElement previousElement = this.getElement(aPosition - 1); previousElement.setNextElement(targetElement.getNextElement()); targetElement.getNextElement().setPreviousElement(previousElement); targetElement.setNextElement(null); targetElement.setPreviousElement(null); return true;
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