Eine verkettete Liste mit Java
Definition: Verkettete Liste
Eine (verkettete) List ist ein linearer abstrakter Datentyp mit den folgenden Methoden:
- Konstruktor
List()
– erzeugt eine leere Liste. isEmpty(): boolean
– gibttrue
zurück, wenn die Liste kein Element enthält, sonst wirdfalse
zurückgegeben.length(): int
– gibt die Anzahl der in der Liste enthaltenen Werte zurück. Eine leere Liste hat die Länge 0. Aufrufe vonappend
undinsertAt
erhöhen die Anzahl um 1.getValueAtN(n: int): T
– gibt den Wert an der Position n in der Liste zurück. n muss dabei mindestens 0 und höchstenslength()-1
sein. Falls dies nicht zutrifft, wird null zurückgegeben.append(val: T)
– fügt einen Wert am Ende der Liste ein. Der eingefügte Wert befindet sich nach dem Aufruf an der Stellelength()-1
.insertAt(index: int, val: T)
– fügt einen Wert an der Positionindex
ein. Jeder Wert, der sich hinter der Einfügestelle befindet, befindet sich nach dem Aufruf eine Position weiter hinten.index
muss mindestens 0 und höchstenslength()
sein. Falls dies nicht zutrifft, wird die Liste nicht verändert. Der eingefügte Wert befindet sich nach dem Aufruf an der Stelleindex
.hasValue(val: T): boolean
– gibttrue
zurück, wenn die Liste einen Wert enthält, der gleich (im Sinne vonequals
) dem Wert val ist, sonst wirdfalse
zurückgegeben.removeAt(index: int)
– entfernt den Wert, der an der Stelleindex
in der Liste steht, aus der Liste.index
muss mindestens 0 und höchstenslength()-1
sein. Falls dies nicht zutrifft, wird die Liste nicht verändert.
Erarbeitung
Objektdiagramm
Das Objektdiagramm einer Liste sieht folgendermaßen aus.
Die Liste besteht aus verketteten Listenknoten (Objekt: Node), jeder Knoten hat (mindestens) zwei Attribute: Eine Referenz auf die mit dem Knoten gespeicherten Daten (content
) und eine Referenz auf den nächsten Listenknoten (nextNode
). Das Listenobjekt liste01
mit seinen Methoden dient der Verwaltung der Knoten und damit der gespeicherten Daten.
Die Listenklasse muss mindestens über ein Attribut first
verfügen, welches die Referenz auf das erste Knotenobjekt enthält, so dass ausgehend vom ersten Knoten jeder Listenknoten iterativ für weitere Operationen erreichbar ist.
Implementationsdiagramm
Hinweise:
- Liste und Knoten werden als generische Klassen implementiert und mit dem Typ-Parameter T parametrisiert, so dass man beliebige Java Objekte in der Liste verwalten kann.
- Es gibt andere (komfortablere) Möglichkeiten Listen zu implementieren, wir beschränken uns zunächst auf das wesentliche und entwickeln das dann weiter.
Implementation
Arbeite mit der BlueJ Vorlage von https://codeberg.org/qg-info-unterricht/verkettete-liste-java und bearbeite folgenden Aufgaben, um die Liste gemäß des obigen Implementationsdiagramms zu programmieren.
(A1) Die Klasse ''Node''
Die Klasse Node
ist in der Vorlage bereits vollständig implementiert. Betrachte den Quellcode, vergleiche ihn mit dem oberen Klassendiagramm und mache dich mit Bedeutung und Funktionsweise der Methoden vertraut. Überprüfe besonders die Typen der Parameter und Rückgabewerte hinsichtlich der Parametrisierung der Klasse mit dem Typparameter T
.
(A2) Konstruktor und die Methode ''isEmpty()''
Das Bild zeigt das Objektdiagramm einer leeren Liste. Füge der Klasse List
einen Konstruktor hinzu, der eine solches Listenobjekt erzeugt. Teste den Konstruktor, indem du ein Listenobjekt erzeugst und mit dem Objektinspektor untersuchst, ob er eine leere Liste wie gewünscht erzeugt.
Implementiere dann die Methode isEmpty
. Welches Kriterium kannst du verwenden, um festzustellen, dass die Liste leer ist? Vergleiche das Objektdiagramm der leeren Liste mit dem der Liste mit Knoten oben auf der Seite.
Teste die Methode zunächst mit deiner leeren Liste.
Weitere Methoden der Liste
Bearbeite die Arbeitsaufträge der Reihe nach, um deine Listenimplementation zu vervollständigen.
Überprüfe deine Implementation, wenn diese vollständig ist durch ausführen der automatisierten Tests, indem du auf der grünen Testklasse ListTest
mit der rechten Maustaste den Punkt Alles testen
auswählst.
Filename | Filesize | Last modified |
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append.odp | 201.5 KiB | 20.10.2021 16:01 |
append.pdf | 206.8 KiB | 20.10.2021 16:01 |
liste.odp | 144.5 KiB | 20.10.2021 15:48 |
liste.pdf | 158.3 KiB | 20.10.2021 15:48 |