Gekoppelde lijst is een lineaire datastructuur, waarin elementen niet op een aaneengesloten locatie worden opgeslagen, maar met elkaar worden verbonden via pointers. Linked List vormt een reeks verbonden knooppunten, waarbij elk knooppunt de gegevens en het adres van het volgende knooppunt opslaat.

Knoopstructuur: Een knooppunt in een gekoppelde lijst bestaat doorgaans uit twee componenten:
Gegevens: Het bevat de werkelijke waarde of gegevens die aan het knooppunt zijn gekoppeld.
Volgende aanwijzer: Het slaat het geheugenadres (referentie) op van het volgende knooppunt in de reeks.
Kop en staart: De gekoppelde lijst is toegankelijk via het hoofdknooppunt, dat naar het eerste knooppunt in de lijst verwijst. Het laatste knooppunt in de lijst wijst naar NULL of nullptr, wat het einde van de lijst aangeeft. Dit knooppunt staat bekend als het staartknooppunt.

Waarom is een gekoppelde lijstdatastructuur nodig?

Hier zijn een paar voordelen van een gekoppelde lijst die hieronder wordt vermeld. Deze zal u helpen begrijpen waarom het noodzakelijk is om dit te weten.

• Dynamische gegevensstructuur: De grootte van het geheugen kan tijdens runtime worden toegewezen of ongedaan gemaakt op basis van de invoeging of verwijdering van de bewerking.
• Gemakkelijk invoegen/verwijderen: Het invoegen en verwijderen van elementen is eenvoudiger dan bij arrays, omdat er na het invoegen en verwijderen geen elementen hoeven te worden verschoven. Alleen het adres moest worden bijgewerkt.
• Efficiënt geheugengebruik: Zoals we weten is Linked List een dynamische datastructuur waarvan de grootte groter of kleiner wordt afhankelijk van de vereisten, zodat dit verspilling van geheugen voorkomt.
• Implementatie: Er kunnen verschillende geavanceerde datastructuren worden geïmplementeerd met behulp van een gekoppelde lijst, zoals een stapel, wachtrij, grafiek, hash-kaarten, enz.

Voorbeeld:

Als we in een systeem een ​​gesorteerde lijst met ID's bijhouden in een array id[] = [1000, 1010, 1050, 2000, 2040].

Als we een nieuwe ID 1005 willen invoegen, moeten we, om de gesorteerde volgorde te behouden, alle elementen na 1000 verplaatsen (exclusief 1000).

Het verwijderen is ook duur bij arrays, tenzij er speciale technieken worden gebruikt. Om bijvoorbeeld 1010 in id[] te verwijderen, moet alles na 1010 worden verplaatst, omdat er zoveel werk wordt verzet dat de efficiëntie van de code beïnvloedt.

Soorten gekoppelde lijsten :

Er zijn hoofdzakelijk drie typen gekoppelde lijsten:

1. Enkelvoudig gekoppelde lijst
2. Dubbel gekoppelde lijst
3. Circulair gekoppelde lijst

1. Enkelvoudig gekoppelde lijst :

In een afzonderlijk gekoppelde lijst bevat elk knooppunt een verwijzing naar het volgende knooppunt in de reeks. Het doorlopen van een enkelvoudig gekoppelde lijst gebeurt in voorwaartse richting.

Enkelvoudig gekoppelde lijst

2. Dubbel gekoppelde lijst :

In een dubbel gekoppelde lijst bevat elk knooppunt verwijzingen naar zowel het volgende als het vorige knooppunt. Dit maakt verplaatsing in zowel voorwaartse als achterwaartse richting mogelijk, maar vereist extra geheugen voor de achterwaartse referentie.

Dubbel gekoppelde lijst

3. Circulair gekoppelde lijst :

In een cirkelvormig gekoppelde lijst wijst het laatste knooppunt terug naar het hoofdknooppunt, waardoor een cirkelvormige structuur ontstaat. Het kan enkelvoudig of dubbel gekoppeld zijn.

tekstomslag css

Circulair gekoppelde lijst

Bewerkingen op gekoppelde lijsten

1. Plaatsing : Het toevoegen van een nieuw knooppunt aan een gekoppelde lijst houdt in dat de wijzers van de bestaande knooppunten worden aangepast om de juiste volgorde te behouden. Invoeging kan worden uitgevoerd aan het begin, einde of op elke positie in de lijst
2. Verwijdering : Het verwijderen van een knooppunt uit een gekoppelde lijst vereist het aanpassen van de wijzers van de aangrenzende knooppunten om het gat te overbruggen dat door het verwijderde knooppunt is achtergelaten. Verwijdering kan worden uitgevoerd aan het begin, einde of op elke positie in de lijst.
3. Zoeken : Zoeken naar een specifieke waarde in een gekoppelde lijst houdt in dat u de lijst doorloopt vanaf het hoofdknooppunt totdat de waarde is gevonden of het einde van de lijst is bereikt.

Complexiteitsanalyse van gekoppelde lijst :

• Tijdcomplexiteit: O(n)
• Hulpruimte: O(n)

Voordelen van gekoppelde lijsten

• Dynamische grootte: Gekoppelde lijsten kunnen dynamisch groeien of krimpen, omdat geheugentoewijzing tijdens runtime plaatsvindt.
• Invoegen en verwijderen: Het toevoegen of verwijderen van elementen uit een gekoppelde lijst is efficiënt, vooral voor grote lijsten.
• Flexibiliteit: Gekoppelde lijsten kunnen eenvoudig worden gereorganiseerd en gewijzigd zonder dat een aaneengesloten geheugenblok nodig is.

Nadelen van gekoppelde lijsten

• Willekeurige toegang: In tegenstelling tot arrays bieden gekoppelde lijsten geen directe toegang tot elementen via index. Traversal is vereist om een ​​specifiek knooppunt te bereiken.
• Extra geheugen: Gekoppelde lijsten vereisen extra geheugen voor het opslaan van de pointers, vergeleken met arrays.

Conclusie:

Gekoppelde lijsten zijn veelzijdige datastructuren die dynamische geheugentoewijzing en efficiënte invoeg- en verwijderbewerkingen mogelijk maken. Het begrijpen van de basisprincipes van gekoppelde lijsten is essentieel voor elke programmeur of computerwetenschapper. Met deze kennis kunt u gekoppelde lijsten implementeren om verschillende problemen op te lossen en uw begrip van datastructuren en algoritmen uit te breiden.