展開されたリンクリスト |セット 1 (導入)

配列やリンクリストと同様に、展開されたリンクリストも線形データ構造であり、リンクリストの変形です。

Javaループ

展開されたリンクリストが必要なのはなぜですか?

配列に対するリンクリストの最大の利点の 1 つは、任意の場所に要素を挿入するのに O(1) しかかからないことです。ただし、ここでの注意点は、リンクされたリスト内の要素を検索するには O(n) がかかることです。そこで、検索の問題を解決する、つまり要素の検索時間を短縮するために、展開されたリンクリストの概念が提案されました。アンロールされたリンクリストは、各ノードに複数の要素を格納することで単純なリンクリストと比較してメモリオーバーヘッドを削減し、リンクリストと同様に挿入と削除が高速であるという利点があるため、配列とリンクリストの両方の利点をカバーしています。

展開されたリンクリスト |セット 1 (導入) 展開されたリンクリスト' title=

利点:

キャッシュ動作により、展開されたリンクリストでは線形検索がはるかに高速になります。
通常のリンクリストと比較して、ポインター/参照に必要な記憶領域が少なくなります。
挿入、削除、走査などの操作を通常のリンクリストよりも高速に実行します (検索が高速なため)。

短所:

ノードあたりのオーバーヘッドは、単一リンクのリストよりも比較的高くなります。以下のコードのノード例を参照してください。

例：要素が 8 つあるとします。sqrt(8)=2.82 となり、四捨五入すると 3 になります。したがって、各ブロックには 3 つの要素が格納されます。したがって、8 つの要素を格納するには 3 つのブロックが作成され、そのうち最初の 2 つのブロックには 3 つの要素が格納され、最後のブロックには 2 つの要素が格納されます。

展開されたリンクリストで検索がどのように改善されるのでしょうか?

したがって、上記の例で、リスト内の 7 番目の要素を検索したい場合は、ブロックのリストを 7 番目の要素を含むブロックまで走査します。 sqrt(n) ブロックを超えずにそれを見つけたので、必要な時間は O(sqrt(n)) だけです。

簡単な実装:

以下のプログラムは、それぞれに可変数の要素を含む 3 つのノードを持つ単純な展開されたリンクリストを作成します。また、作成されたリストもスキャンします。

C++

// C++ program to implement unrolled linked list  // and traversing it.  #include    using namespace std; #define maxElements 4  // Unrolled Linked List Node  class Node  {   public:  int numElements;   int array[maxElements];   Node *next;  };  /* Function to traverse an unrolled linked list  and print all the elements*/ void printUnrolledList(Node *n)  {   while (n != NULL)   {   // Print elements in current node   for (int i=0; i<n->numElements; i++)   cout<<n->array[i]<<' ';   // Move to next node   n = n->next;   }  }  // Program to create an unrolled linked list  // with 3 Nodes  int main()  {   Node* head = NULL;   Node* second = NULL;   Node* third = NULL;   // allocate 3 Nodes   head = new Node();  second = new Node();  third = new Node();  // Let us put some values in second node (Number   // of values must be less than or equal to   // maxElement)   head->numElements = 3;   head->array[0] = 1;   head->array[1] = 2;   head->array[2] = 3;   // Link first Node with the second Node   head->next = second;   // Let us put some values in second node (Number   // of values must be less than or equal to   // maxElement)   second->numElements = 3;   second->array[0] = 4;   second->array[1] = 5;   second->array[2] = 6;   // Link second Node with the third Node   second->next = third;   // Let us put some values in third node (Number   // of values must be less than or equal to   // maxElement)   third->numElements = 3;   third->array[0] = 7;   third->array[1] = 8;   third->array[2] = 9;   third->next = NULL;   printUnrolledList(head);   return 0;  }  // This is code is contributed by rathbhupendra

// C program to implement unrolled linked list // and traversing it. #include #include #define maxElements 4 // Unrolled Linked List Node struct Node {  int numElements;  int array[maxElements];  struct Node *next; }; /* Function to traverse an unrolled linked list  and print all the elements*/ void printUnrolledList(struct Node *n) {  while (n != NULL)  {  // Print elements in current node  for (int i=0; i<n->numElements; i++)  printf('%d ' n->array[i]);  // Move to next node   n = n->next;  } } // Program to create an unrolled linked list // with 3 Nodes int main() {  struct Node* head = NULL;  struct Node* second = NULL;  struct Node* third = NULL;  // allocate 3 Nodes  head = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));  second = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));  third = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));  // Let us put some values in second node (Number  // of values must be less than or equal to  // maxElement)  head->numElements = 3;  head->array[0] = 1;  head->array[1] = 2;  head->array[2] = 3;  // Link first Node with the second Node  head->next = second;  // Let us put some values in second node (Number  // of values must be less than or equal to  // maxElement)  second->numElements = 3;  second->array[0] = 4;  second->array[1] = 5;  second->array[2] = 6;  // Link second Node with the third Node  second->next = third;  // Let us put some values in third node (Number  // of values must be less than or equal to  // maxElement)  third->numElements = 3;  third->array[0] = 7;  third->array[1] = 8;  third->array[2] = 9;  third->next = NULL;  printUnrolledList(head);  return 0; }

Java

// Java program to implement unrolled // linked list and traversing it.  import java.util.*; class GFG{   static final int maxElements = 4; // Unrolled Linked List Node  static class Node  {   int numElements;   int []array = new int[maxElements];   Node next;  };  // Function to traverse an unrolled  // linked list and print all the elements static void printUnrolledList(Node n)  {   while (n != null)   {     // Print elements in current node   for(int i = 0; i < n.numElements; i++)   System.out.print(n.array[i] + ' ');   // Move to next node   n = n.next;   }  }  // Program to create an unrolled linked list  // with 3 Nodes  public static void main(String[] args)  {   Node head = null;   Node second = null;   Node third = null;   // Allocate 3 Nodes   head = new Node();  second = new Node();  third = new Node();  // Let us put some values in second   // node (Number of values must be   // less than or equal to maxElement)   head.numElements = 3;   head.array[0] = 1;   head.array[1] = 2;   head.array[2] = 3;   // Link first Node with the   // second Node   head.next = second;   // Let us put some values in   // second node (Number of values  // must be less than or equal to   // maxElement)   second.numElements = 3;   second.array[0] = 4;   second.array[1] = 5;   second.array[2] = 6;   // Link second Node with the third Node   second.next = third;   // Let us put some values in third   // node (Number of values must be  // less than or equal to maxElement)   third.numElements = 3;   third.array[0] = 7;   third.array[1] = 8;   third.array[2] = 9;   third.next = null;   printUnrolledList(head);  }  }  // This code is contributed by amal kumar choubey

Python3

# Python3 program to implement unrolled # linked list and traversing it.  maxElements = 4 # Unrolled Linked List Node  class Node: def __init__(self): self.numElements = 0 self.array = [0 for i in range(maxElements)] self.next = None # Function to traverse an unrolled linked list  # and print all the elements def printUnrolledList(n): while (n != None): # Print elements in current node  for i in range(n.numElements): print(n.array[i] end = ' ') # Move to next node  n = n.next # Driver Code if __name__=='__main__': head = None second = None third = None # Allocate 3 Nodes  head = Node() second = Node() third = Node() # Let us put some values in second # node (Number of values must be  # less than or equal to  # maxElement)  head.numElements = 3 head.array[0] = 1 head.array[1] = 2 head.array[2] = 3 # Link first Node with the second Node  head.next = second # Let us put some values in second node # (Number of values must be less than # or equal to maxElement)  second.numElements = 3 second.array[0] = 4 second.array[1] = 5 second.array[2] = 6 # Link second Node with the third Node  second.next = third # Let us put some values in third node # (Number of values must be less than  # or equal to maxElement)  third.numElements = 3 third.array[0] = 7 third.array[1] = 8 third.array[2] = 9 third.next = None printUnrolledList(head) # This code is contributed by rutvik_56

// C# program to implement unrolled // linked list and traversing it.  using System; class GFG{   static readonly int maxElements = 4; // Unrolled Linked List Node  class Node  {   public int numElements;   public int []array = new int[maxElements];   public Node next;  };  // Function to traverse an unrolled  // linked list and print all the elements static void printUnrolledList(Node n)  {   while (n != null)   {   // Print elements in current node   for(int i = 0; i < n.numElements; i++)   Console.Write(n.array[i] + ' ');   // Move to next node   n = n.next;   }  }  // Program to create an unrolled linked list  // with 3 Nodes  public static void Main(String[] args)  {   Node head = null;   Node second = null;   Node third = null;   // Allocate 3 Nodes   head = new Node();  second = new Node();  third = new Node();  // Let us put some values in second   // node (Number of values must be   // less than or equal to maxElement)   head.numElements = 3;   head.array[0] = 1;   head.array[1] = 2;   head.array[2] = 3;   // Link first Node with the   // second Node   head.next = second;   // Let us put some values in   // second node (Number of values  // must be less than or equal to   // maxElement)   second.numElements = 3;   second.array[0] = 4;   second.array[1] = 5;   second.array[2] = 6;   // Link second Node with the third Node   second.next = third;   // Let us put some values in third   // node (Number of values must be  // less than or equal to maxElement)   third.numElements = 3;   third.array[0] = 7;   third.array[1] = 8;   third.array[2] = 9;   third.next = null;   printUnrolledList(head);  }  }  // This code is contributed by Rajput-Ji

JavaScript

<script>  // JavaScript program to implement unrolled  // linked list and traversing it.  const maxElements = 4;  // Unrolled Linked List Node  class Node {  constructor() {  this.numElements = 0;  this.array = new Array(maxElements);  this.next = null;  }  }  // Function to traverse an unrolled  // linked list and print all the elements  function printUnrolledList(n) {  while (n != null) {  // Print elements in current node  for (var i = 0; i < n.numElements; i++)  document.write(n.array[i] + ' ');  // Move to next node  n = n.next;  }  }  // Program to create an unrolled linked list  // with 3 Nodes  var head = null;  var second = null;  var third = null;  // Allocate 3 Nodes  head = new Node();  second = new Node();  third = new Node();  // Let us put some values in second  // node (Number of values must be  // less than or equal to maxElement)  head.numElements = 3;  head.array[0] = 1;  head.array[1] = 2;  head.array[2] = 3;  // Link first Node with the  // second Node  head.next = second;  // Let us put some values in  // second node (Number of values  // must be less than or equal to  // maxElement)  second.numElements = 3;  second.array[0] = 4;  second.array[1] = 5;  second.array[2] = 6;  // Link second Node with the third Node  second.next = third;  // Let us put some values in third  // node (Number of values must be  // less than or equal to maxElement)  third.numElements = 3;  third.array[0] = 7;  third.array[1] = 8;  third.array[2] = 9;  third.next = null;  printUnrolledList(head);   </script>

出力

1 2 3 4 5 6 7 8 9

複雑さの分析:

時間計算量: O(n)。空間の複雑さ: O(n)。

この記事では、展開リストとそのメリットについて紹介しました。リストを参照する方法も示しました。次回は挿入・削除とmaxElements/numElementsの値について詳しく解説していきます。

展開されたリンクリストへの挿入

展開されたリンク リスト |セット 1 (導入)

展開されたリンクリスト |セット 1 (導入)