Как связать 100 элементов двунаправленного списка

1️⃣ Как кратко ответить

Для связывания 100 элементов двунаправленного списка в C++ необходимо создать структуру или класс для узла списка, содержащий указатели на предыдущий и следующий элементы. Затем, используя цикл, инициализировать каждый узел и установить указатели так, чтобы каждый элемент был связан с предыдущим и следующим элементами.

2️⃣ Подробное объяснение темы

Двунаправленный список — это структура данных, в которой каждый элемент (узел) содержит указатели на предыдущий и следующий элементы. Это позволяет легко перемещаться в обоих направлениях по списку. Двунаправленные списки полезны, когда требуется частое добавление или удаление элементов, так как они обеспечивают быструю вставку и удаление.

Структура узла

Для начала создадим структуру для узла двунаправленного списка. Каждый узел будет содержать данные и два указателя: на предыдущий и следующий узлы.

struct Node {
    int data; // Данные, которые хранит узел
    Node* prev; // Указатель на предыдущий узел
    Node* next; // Указатель на следующий узел
​
    // Конструктор для удобного создания узла
    Node(int value) : data(value), prev(nullptr), next(nullptr) {}
};

Создание и связывание узлов

Теперь создадим 100 узлов и свяжем их в двунаправленный список. Для этого используем цикл, который будет инициализировать каждый узел и устанавливать указатели prev и next.

#include <iostream>
​
int main() {
    const int N = 100; // Количество узлов
    Node* head = nullptr; // Указатель на первый узел списка
    Node* tail = nullptr; // Указатель на последний узел списка
​
    // Создаем первый узел и устанавливаем его как голову списка
    head = new Node(1);
    tail = head;
​
    // Создаем и связываем остальные узлы
    for (int i = 2; i <= N; ++i) {
        Node* newNode = new Node(i); // Создаем новый узел
        tail->next = newNode; // Устанавливаем следующий узел для текущего хвоста
        newNode->prev = tail; // Устанавливаем предыдущий узел для нового узла
        tail = newNode; // Обновляем хвост списка
    }
​
    // Пример вывода списка
    Node* current = head;
    while (current != nullptr) {
        std::cout << current->data << " ";
        current = current->next;
    }
​
    // Освобождение памяти
    current = head;
    while (current != nullptr) {
        Node* next = current->next;
        delete current;
        current = next;
    }
​
    return 0;
}

Объяснение кода

1. Структура Node: Определяет узел списка с данными и указателями на предыдущий и следующий узлы. Конструктор инициализирует данные и устанавливает указатели в nullptr.

2. Переменные head и tail: Указатели на первый и последний узлы списка. head используется для начала обхода списка, а tail — для добавления новых узлов.

3. Создание первого узла: Инициализируем head и tail первым узлом, чтобы начать формирование списка.

4. Цикл для создания и связывания узлов:

   • Создаем новый узел с данными от 2 до 100.
   • Устанавливаем next указатель текущего хвоста на новый узел.
   • Устанавливаем prev указатель нового узла на текущий хвост.
   • Обновляем tail на новый узел.

5. Вывод списка: Используем указатель current, чтобы пройтись по списку и вывести данные каждого узла.

6. Освобождение памяти: Проходим по списку и удаляем каждый узел, чтобы избежать утечек памяти.

Этот код создает и связывает 100 элементов в двунаправленный список, позволяя перемещаться по нему в обоих направлениях.