allocazione di memoria per le liste

come si è visto nella lezione precedente, allocazione e rilascio della memoria per ciascun nodo di una lista concatenata possono effettuarsi invocando le funzioni di libreria new e delete, rispettivamente

negli algoritmi in cui si eseguono spesso operazioni di inserimento e rimozione di nodi in una lista, può risultare conveniente preallocare una quantità di memoria sufficiente, e quindi gestire localmente la memoria associata a tali operazioni, trasferendo i nodi fra la lista in gioco e la lista libera, cioè una lista di nodi disponibili per l'allocazione locale

con riferimento all'interfaccia Lista.h proposta nella lezione precedente:

• la preallocazione è realizzata dall'operazione construct
• allocazione e rilascio locale della memoria di un nodo sono realizzati dalle operazioni newNode e deleteNode, rispettivamente
• l'allocazione locale di un nodo ne comporta la rimozione dalla lista libera
• il rilascio locale di un nodo ne comporta l'inserimento nella lista libera

un'implementazione delle liste

per implementare in C++ l'interfaccia Lista.h con gestione locale della memoria, come indicato sopra, si possono adottare le seguenti scelte:

• la preallocazione di memoria per N nodi è realizzata mediante un array di N+1 nodi, in quanto
• si rappresenta la lista libera con un nodo fittizio di testa (il nodo di indice 0 nell'array) e con valore nullo del puntatore nel nodo di coda
• le operazioni di inserimento e di rimozione di un nodo, sulla lista libera, sono sempre effettuate al suo inizio, cioè dopo il nodo fittizio di testa
• per semplicità, si assume che il client faccia un uso corretto delle operazioni di allocazione e rilascio di memoria, cioè che non invochi
  • l'allocazione di memoria per un nuovo nodo quando la lista libera è vuota
  • né il rilascio di memoria con un valore del parametro che non sia un puntatore ad un nodo precedentemente allocato e non ancora rilasciato

implementazione delle liste in C++

Lista.c++ :

• #include <cstdlib>
  #include "Lista.h"
  nlink freelist;
  void construct(int N)
  { freelist = new node[N+1];
    for (int i = 0; i < N; i++)
      freelist[i].next = &freelist[i+1];
    freelist[N].next = 0;
  }
  nlink newNode(Elem e)
  { nlink x = remove(freelist);
    x->elem = e; x->next = x; return x;
  }
  void deleteNode(nlink x)
  { insert(freelist, x); }
  void insert(nlink x, nlink t)
  { t->next = x->next; x->next = t; }
  nlink remove(nlink x)
  { nlink t = x->next; x->next = t->next; return t; }
  nlink next(nlink x) { return x->next; }
  Elem elem(nlink x) { return x->elem; }
  

esercizi

1. modificare l'implementazione della funzione newNode qui proposta per evitare l'errore in cui incorre se il client la invoca quando la lista libera è vuota
   • N.B. la funzione modificata deve restituire il puntatore nullo in tal caso, ma senza incorrere in errore
2. esercizio 3.49 nel testo (Sedgewick, 2003), p.110: implementare l'interfaccia Lista.h usando direttamente  new  e  delete  risp. in  newNode  e  deleteNode
3. esercizio 3.50 nel testo (Sedgewick, 2003), p.110: eseguire studi empirici che confrontino i tempi di esecuzione delle funzioni di allocazione di memoria nelle due implementazioni dell'interfaccia Lista.h, cioè quella con preallocazione e gestione locale della memoria qui proposta e quella prodotta nell'esercizio precedente, usando a tal fine il client per il problema di Giuseppe Flavio proposto nella lezione precedente, con M = 2 e N = 10³, 10⁴, 10⁵, 10⁶
   • N.B. in ambiente Unix, se <comando> è un comando eseguibile (inclusi eventuali parametri da linea di comando), allora time <comando> lo esegue e, al termine della sua esecuzione, ne fornisce misure di tempo di esecuzione (quella rilevante all'esercizio è usr+sys, si consulti man time per dettagli)