Полустатические структуры данных

Полустатические структуры данных характеризуются следующими признаками:

- переменная длина и простые процедуры ее изменения;

- изменение длины структуры происходит в определенных пределах, не превышая максимального (предельного) значения.

На логическом уровне полустатическая структура представляет последовательность данных, связанная отношениями линейного списка. Доступ к элементу может осуществляться по его порядковому номеру. На физическом уровне полустатическая структура данных представляет последовательность слотов, где каждый следующий элемент расположен в памяти в следующем слоте. Физическое представление также может иметь вид однонаправленного связного списка (цепочки), где каждый следующий элемент адресуется указателем, находящимся в текущем элементе. В последнем случае ограничения на длину структуры гораздо менее строги.

Стеки

Стек – последовательный список с переменной длиной, включение и исключение элементов из которого выполняются с одной стороны списка, называемого вершиной. Другие названия стека – магазин или очередь, функционирующая по принципу LIFO (Last-In-First-Out – «последним пришел - первым исключается»). Основные операции над стеком – включение нового элемента (англ. push заталкивать) и исключение элемента из стека (англ. pop – выскакивать). Полезными могут быть также такие как определение текущего числа элементов в стеке и очистка стека.

Рассмотрим пример, демонстрирующий принцип включения элементов в стек и исключения элементов из стека. На рис. 5.1 изображены состояния стека: пустого (а), после последовательного включения в него элементов с именами 'A', 'B', 'C' (б-г), после последовательного удаления из стека элементов 'C' и 'B' (д, е), после включения в стек элемента 'D' (ж).

Рис 5.1. Включение и исключение элементов из стека.

При представлении стека в статической памяти для него выделяется память, как для вектора. В дескрипторе вектора кроме обычных параметров должен находиться указатель стека – адрес вершины стека. Указатель стека может указывать либо на первый свободный элемент стека, либо на последний записанный в стек элемент. Все равно, какой из этих двух вариантов выбрать, важно впоследствии строго придерживаться его при работе со стеком.

При занесении элемента в стек элемент записывается на место, определяемое указателем стека, затем указатель модифицируется таким образом, чтобы он указывал на следующий свободный элемент (если указатель указывает на последний записанный элемент, то сначала модифицируется указатель, а затем производится запись элемента). Модификация указателя состоит в прибавлении или вычитании из него значения, равного размеру элемента.

Операция исключения элемента состоит в модификации указателя стека (в направлении, обратном модификации при включении) и выборке значения, на которое указывает указатель стека. После выборки слот, в котором размещался выбранный элемент, считается свободным.

Операция очистки стека сводится к записи в указатель стека начального значения – адреса начала выделенной области памяти, а операция определения размера стека – к вычислению разности указателя стека и адреса начала области, отведенной под стек.