List

리스트란 순서를 가진 항목들의 모임이다.

리스트 연산

• 새로운 항목을 리스트의 처음, 중간, 끝에 추가

• 기존의 항목 or 모든 항목 삭제

• 기존 항목 변경(대치)

• 특정 항목을 가지고 있는지 검색

• 특정위치 항목 반환

• 리스트 길이

• 리스트가 비었는지 찼는지

• 모든 항목 출력

리스트 구현 방법

순차적인 배열을 이용

img

• 구현이 간단하다.

• 삽입 또는 삭제 시 오버헤드가 발생할 수 있다.

• 항목의 개수가 제한된다.

이때 1차원 배열에 항목들을 순서대로 저장해 리스트를 구현한다. 삽입 / 삭제시 항목들을 이동해야한다.

• 이동횟수 = 마지막 원소 인덱스 - 삽입할 자리 인덱스 +1

연결리스트를 이용

하나의 노드가 데이터와 링크로 구성되어있고 링크가 노드를 연결하는 형태로 구현한다.

• 노드(node ) = 데이터필드 + 링크필드

  • 데이터 필드 : 리스트의 원소, 즉 데이터 값을 저장하는 곳

  • 링크 필드 : 다른 노드의 주소값을 저장하는 장소(포인터)

이때 메모리안에서의 노드의 물리적 순서가 리스트의 논리적 순서와 일치할 필요는 없다.

• Head pointer : 리스트의 첫 번째 노드를 가리키는 변수

• Tail : 리스트의 마지막 노드를 가리키는 변수

장점

1. 삽입, 삭제가 효율적이다.

2. 연속된 메모리 공간이 필요없다.

3. 크기 제한이 없다.

단점

1. 구현이 어렵다.

2. 오류가 발생하기 쉽다.

연결리스트 종류

단순 연결 리스트

• 하나의 링크 필드를 이용해서 연결한 리스트이다.

• 마지막 노드의 링크 값을 NULL

삽입

• 맨 앞에 삽입

void add_first(Node **head, int data){
    Node *p = new_node();
    p->data = data;
    p->next = *head;
    *head = p;
}

• 중간에 삽입

void add(Node *head, Node *tail, int data){
    Node *p = head;
    Node *new = NULL;
    while(p->next->data <= data && p->next!=NULL)
        p=p->next;
    
    if(p->data == data){
        printf("이미 존재하는 데이터 입니다.");
        return;
    }
    new = new_node();
    new->next = p->next;
    new->data = data;
    p->next = new;
}

• 마지막에 삽입

void add_last(Node **tail, int data){
    Node *new = new_node();
    Node *p = *tail;
    
    new->data = data;
    new->next = NULL;
    p->next = new;
    *tail = new;
}

• 삽입

void create_list(Node **head,Node **tail){
    
    Node *p = *head;
    
    int data;
    
    while(1){
        printf("계수와 차수를 차례대로 입력해주세요.(0은 종료) : ");
        scanf("%d",&data);
        
        if(!data)break;
        
        if(p==NULL){
            p=new_node(data);
            (*head)=(*tail)=p;
        }else{
            while(p->next!=NULL)
                p=p->next;
            if(data<(*head)->data)add_first(head, data);
            else if(data>(*tail)->data)add_last(tail, data);
            else add(*head, data);
        }
    }
}

삭제

• 노드 삭제

void delete_node(Node **head, Node **tail, int data){
    Node *p = *head;
    Node *tmp=NULL;
    
    while(p!=NULL){
        if(p->data == data)break;
        tmp = p;
        p = p->next;
    }
    
    if(p==NULL){
        printf("리스트가 비어져있거나 삭제하고 싶은 데이터(%d)가 존재하지 않습니다.\n",data);
        return;
    }
    
    if( p == *head ){
        
        *head = p->next;
        free(p);
        return;
    }
    tmp->next = p->next;
    free(p);
    if(tmp->next==NULL) *tail = tmp;
    printf("데이터(%d)를 리스트에서 삭제했습니다. \n",data);
}

• 전체삭제

void delete_list(Node **head){
    Node *p = *head;
    Node *tmp = NULL;
    
    while(p!=NULL){
        tmp=p->next;
        free(p);
        p=tmp;
    }
    *head = NULL;
}

출력

int print_node(Node *head){
    Node *p = head;
    int i=0;
    
    while(p!=NULL){
        i++;
        printf("[%d] : %d ",i,p->data);
        p=p->next;
    }
    printf("\n\n");
    return i;
}

수정

void edit_node(Node **head,int before,int after){
    Node *p = *head;
    while(p!=NULL){
        if(p->data==before){
            p->data=after;
            return;
        }
    }
    printf("리스트가 비어져있거나 변경하고 싶은 데이터가 없습니다.\n");
}

원형 연결 리스트

원형 연결 리스트는 마지막 노드의 링크가 첫 번째 노드를 가리키는 리스트이다. 하나의 노드에서 다른 모든 노드로의 접근이 가능해진다.

보통 헤드포인터가 마지막 노드를 가리키게 구성하면 리스트의 처음이나 마지막에 노드를 삽입하는 연산이 매우 간단해진다.

삽입

다른 연산은 단순 연결 리스트와 같다.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct node{
    int data;
    struct node *next;
} Node;

Node *new_node(int data){
    Node *new = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    new->data = data;
    
    return new;
}

/*
 * p->next = p;
 * new->next = head
 */
// 원형에서는 현재 가리키고 있는 head의 위치가 마지막 노드이며, head->next는 맨 앞노드를 가리킨다.

int insert_node(Node *head, int data){
    Node *p = NULL, *new;
    p=head;
    
    while(p->next->data <=  data )
        p=p->next;
    
    if(data == p->data){
        printf("이미 존재하는 데이터입니다.\n");
        return 0;
    }

    new = new_node(data);
    
    new->next = p->next;
    p->next = new;
    
    return 1;
}

int push_back(Node **head, int data){
    Node * new = new_node(data);
    Node * p = *head;
    
    if(p->data == data){
        printf("이미 존재하는 데이터입니다.\n");
        return 0;
    }
    
    new->next = p->next;
    p->next = new;
    
    (*head)=new;
    return 1;
}

void create_node(Node **head){
    
    Node *p = NULL;
    int data,i=0,j=0;
    
    
    while(1){
        printf("삽입할 데이터를 입력해주세요: (종료는 0)");
        scanf("%d",&data);
        if(!data)break;
        if(p==NULL){
            p=new_node(data);
            p->next = p;
            *head = p;
            i++;
        }else{
            p=*head;
            if (data >= (*head)->data) j=push_back(head,data);
            else j=insert_node(*head, data);
        }
        i+=j;
    }
    return i;
    
}

여기서 head 포인터가 마지막 노드를 가리키게 만들어서 삽입 함수를 더 간단하게 구현하였다.

출력

//보여줄때는 length를 보내줘서 몇개의 노드가 있는지 받은 후에 돌려야한다.
void show_node(Node *head, int length){
    Node *p = head->next;
    int i;
    for(i=0;i<length;i++){
        printf("[%d] : %d\n",i+1,p->data);
        p=p->next;
    }
}

삭제

void delete_node(Node **head,int data){
    Node *p = (*head)->next , *tmp=NULL;
    
    
    if(p==NULL){
        printf("비어있는 스택입니다.\n");
        return;
    }
    
    while(p->data!=data){
        tmp = p;
        p=p->next;
    }
    
    if(p==(*head)->next){
        if(p->data==data&&)tmp=(*head);
        else{
            printf("찾는 데이터가 없습니다.\n");
            return;
        }
    }
    
    tmp->next = p->next;
    if(p==*head)*head = tmp;
    free(p);
    count--;
}

void delete_list(Node **head){
    Node *p = *head ,*tmp=NULL;
    
    while(p->next!=*head){
        tmp = p;
        free(p);
        count--;
        p=tmp->next;
    }

    free(p);

    (*head)=NULL;
}

이중 연결 리스트

dll

단순 연결 리스트는 선행 노드(prev)를 찾기 힘든 단점이 있다. 삽입 또는 삭제 시에는 반드시 선행 노드가 필요하다.

이중 연결 리스트는 하나의 노드가 선행 노드와 후속 노드에 대한 두 개의 링크를 가지는 리스트이다. 링크가 양방향이므로 양방향 검색이 가능하다.

• 단점

  • 이전 노드를 지정하기 위해 변수를 하나 더 사용해야하므로 그만큼 메모리를 더 많이 사용한다.

  • 구현이 복잡해진다.

• 헤드노드 : 데이터를 가지지 않고 단지 삽입, 삭제 코드를 간단한게 할 목적으로 사용한다.(헤드 포인터와 구별이 필요하다.)

노드 구조체 멤버

typedef struct node{
    int data;
    struct node * prev;
    struct node * next;
}Node;

삽입

• 맨 앞 삽입

void add_first(Node **head, int data){
    Node *p = new_node();
    p->data = data;
    p->next = *head;
    p->prev = NULL;
    (*head)->prev = p;
    *head = p;
}

• 중간 삽입

//리스트의 중간에 추가
void add(Node *head, Node *tail, int data){
    Node *p = head;
    Node *new = NULL;
    while(p->next->data <= data)
        p=p->next;
    
    if(p->data == data){
        printf("이미 존재하는 데이터 입니다.\n");
        return;
    }
    new = new_node();
    new->next = p->next;
    new->data = data;
    new->prev = p;
    p->next->prev = new;
    p->next = new;
}

• 맨 뒤 삽입

// 리스트의 끝에 추가
void add_last(Node **tail, int data){
    Node *new = new_node();
    Node *p = *tail;
    
    new->data = data;
    new->next = NULL;
    new->prev = p;
    p->next = new;
    *tail = new;
}

삭제

void delete_node(Node **head, Node **tail, int data){
    Node *p = *head;
    Node *tmp=NULL;
    
    while(p!=NULL){
        if(p->data == data)break;
        tmp = p;
        p = p->next;
    }
    
    if(p==NULL){
        printf("리스트가 비어져있거나 삭제하고 싶은 데이터(%d)가 존재하지 않습니다.\n",data);
        return;
    }
    
    if( p == *head ){
        *head = p->next;
        p->next->prev = NULL;
        free(p);
        return;
    }
    
    if(p==*tail){
        (*tail)=tmp;
        tmp->next=NULL;
        free(p);
        return;
    }
    
    tmp->next = p->next;
    p->next->prev = tmp;
    free(p);
    printf("데이터(%d)를 리스트에서 삭제했습니다. \n",data);
}

출력

//오름차순
int print_node(Node *head){
    Node *p = head;
    int i=0;
    
    while(p!=NULL){
        printf("[%d] : %d ",i,p->data);
        p=p->next;
        i++;
    }
    printf("\n\n");
    return i;
}
//내림차순
int print_node2(Node *tail){
    Node *p = tail;
    int i=0;
    
    while(p!=NULL){
        printf("[%d] : %d ",i,p->data);
        p=p->prev;
        i++;
    }
    printf("\n\n");
    return i;
}