Implementasi ADT: Linked - List
Semester Ganjil – 2008/2009
2 Outline Linked Lists vs. Array Linked Lists dan Iterators
Variasi Linked Lists:
Doubly Linked Lists
Circular Linked Lists
Sorted Linked Lists
Semester Ganjil – 2008/2009
3 Tujuan Memahami struktur data linked-list
Memahami kompleksitas dari operasi-operasi pada ADT linked-list antara lain insert, delete, read
Dapat mengimplementasikan linked-list
Semester Ganjil – 2008/2009
4 Linked Lists A0 A1 A2 A3
Menyimpan koleksi elemen secara non-contiguously.
Elemen dapat terletak pada lokasi memory yang saling berjauhan. Bandingkan dengan array dimana tiap-tiap elemen akan terletak pada lokasi memory yang berurutan.
Mengizinkan operasi penambahan atau penghapusan elemen ditengah-tengah koleksi dengan hanya membutuhkan jumlah perpindahan elemen yang konstan.
Bandingkan dengan array. Berapa banyak elemen yang harus dipindahkan bila akan menyisipi elemen ditengah-tengah array?
con•tig•u•ous
adj.
1 in physical contact; touching along all or most of one side
2 near, next, or adjacent
SYN. adjacent
Semester Ganjil – 2008/2009
5 Iterate the Linked List
Items are stored in contiguous array:
//step through array a, outputting each item
for (int index = 0; index < a.length; index++)
System.out.println (a[index]);
Items are stored in a linked list non-contiguously :
// step through List theList, outputting each item
for (ListNode p = theList.first; p != null; p = p.next)
System.out.println (p.data);
A0 A1 A2 A3
first
last
Semester Ganjil – 2008/2009
6 Implementasi: Linked Lists
Sebuah list merupakan rantai dari object bertipe ListNode yang berisikan data dan referensi (pointer) kepada ListNode selanjutnya dalam list.
Harus diketahui dimana letak elemen pertama!
ListNode
A0 A1 A2 A3
first
last
Semester Ganjil – 2008/2009
7 ListNode: Definisi public class ListNode {
Object element; // data yang disimpan
ListNode next;
// constructors
ListNode (Object theElement, ListNode n){
element = theElement;
next = n;
}
ListNode (Object theElement){
this (theElement, null);
ListNode (){
this (null, null);
Semester Ganjil – 2008/2009
8 Catatan Penting!
Yang disimpan dalam ListNode adalah reference dari object-nya, BUKAN object-nya itu sendiri atau salinan dari object-nya !!!
Semester Ganjil – 2008/2009
9 Linked List: Insertion
a b c d
current
Menyisipkan X pada lokasi setelah current.
a x b c d x
current
Semester Ganjil – 2008/2009
10 Langkah-langkah menyisipkan
Menyisipkan elemen baru setelah posisi current
// Membuat sebuah node
tmp = new ListNode( );
// meletakkan nilai x pada field elemen
tmp.element = x;
// node selanjutnya dari x adalah node b
tmp.next = current.next;
// node selanjutnya dari a adalah node x
current.next = tmp;
a b x
current
tmp
Semester Ganjil – 2008/2009
11 Langkah-langkah menyisipkan yang lebih efisien
tmp = new ListNode (x, current.next);
current.next = tmp;
a b x
current
a b x
current
Semester Ganjil – 2008/2009
12 Linked List: menambahkan elemen diakhir list
menambahkan X pada akhir list
// last menyatakan node terakhir dalam linked list
last.next = new ListNode();
last = last.next; // adjust last
last.element = x; // place x in the node
last.next = null; // adjust next
lebih singkat:
last = last.next = new ListNode (x, null);
a b c d x
last
last
Semester Ganjil – 2008/2009
13 Linked Lists: menghapus elemen
Proses menghapus dilakukan dengan mengabaikan elemen yang hendak dihapus dengan cara melewati pointer (reference) dari elemen tersebut langsung pada elemen selanjutnya.
Elemen x dihapus dengan meng-assign field next pada elemen a dengan alamat b.
a x b
current
a b
current
Semester Ganjil – 2008/2009
14 Langkah-langkah menghapus elemen
Butuh menyimpan alamat node yang terletak sebelum node yang akan dihapus. (pada gambar node current, berisi elemen a)
current.next = current.next.next;
a x b
current
Kapan node x dihapus? Oleh siapa?
Semester Ganjil – 2008/2009
15 Langkah-langkah menghapus elemen
x b
current
Tidak ada elemen lain yang menyimpan alamat node x.
Node x tidak bisa diakses lagi.
Java Garbage Collector akan membersihkan alokasi memory yang tidak dipakai lagi atau tidak bisa diakses.
Dengan kata lain, menghapus node x.
Semester Ganjil – 2008/2009
16 Pertanyaan:
Selama ini contoh menyisipkan dan menghapus elemen dengan asumsi ada node current yang terletak sebelumnya.
Bagaimana menambahkan node pada urutan pertama pada linked list?
Bagaimana menghapus elemen pertama pada linked list?
Semester Ganjil – 2008/2009
17 Header Node
Menghapus dan menambahkan elemen pertama menjadi kasus khusus.
Dapat dihindari dengan menggunakan header node;
Tidak berisikan data, digunakan untuk menjamin bahwa selalu ada elemen sebelum elemen pertama yang sebenarnya pada linked list.
Elemen pertama diperoleh dengan: current = header.next;
Empty list jika: header.next == null;
Proses pencarian dan pembacaan mengabaikan header node.
A B C
Header
Semester Ganjil – 2008/2009
18 Linked Lists: List interface
public interface List
{
/**
Test if the list is logically empty.
@return true if empty, false otherwise.
*/
boolean isEmpty ();
Make the list logically empty.
void makeEmpty ();
}
Semester Ganjil – 2008/2009
19 Linked Lists: List implementation
public class LinkedList implements List
{
// friendly data, so LinkedListItr can have access
ListNode header;
/**
Construct the list
*/
public LinkedList ()
header = new ListNode (null);
}
Test if the list is logically empty.
@return true if empty, false otherwise.
public boolean isEmpty( )
return header.next == null;
Semester Ganjil – 2008/2009
20 Linked Lists: List implementation
/**
Make the list logically empty.
*/
public void makeEmpty( )
{
header.next = null;
}
Semester Ganjil – 2008/2009
21 Latihan
Buatlah sebuah method untuk menghitung jumlah elemen dalam sebuah linked list!
public static int listSize (LinkedList theList)
{ }
Semester Ganjil – 2008/2009
22 Diskusi Apakah implementasi tersebut benar?
Bila kita hendak menambahkan method lain pada sebuah List, haruskah kita mengakses field next dari object node dan object current dari object list?
Dapatkah kita memiliki interface yang lebih baik, dan lebih seragam serta lebih memudahkan untuk mengembangkan method-method lain?
Semester Ganjil – 2008/2009
23 Iterator Class
Untuk melakukan sebagian besar operasi-operasi pada List, kita perlu menyimpan informasi posisi saat ini. (current position).
Kelas List menyediakan method yang tidak bergantung pada posisi. Method tersebut antara lain: isEmpty, dan makeEmpty.
List iterator (ListItr) menyediakan method-method yang umum digunakan untuk melakukan operasi pada list antara lain: advance, retrieve, first.
Internal struktur dari List di encapsulasi oleh List iterator.
Informasi posisi current disimpan dalam object iterator.
Semester Ganjil – 2008/2009
24 Iterator Class // Insert x after current position void insert (x);
// Remove x
void remove (x);
// Remove item after current position
void removeNext( );
// Set current position to view x
boolean find( x );
// Set current position to prior to first
void zeroth ();
// Set current position to first
void first( );
// Set current to the next node
void advance ();
// True if at valid position in list
boolean isInList ();
// Return item in current position
Object retrieve()
Exceptions thrown for illegal access, insert, or remove.
Semester Ganjil – 2008/2009
25 Contoh
Sebuah method static untuk menghitung jumlah elemen dalam sebuah list.
public static int listSize (List theList)
{
int size = 0;
ListItr itr = new ListItr (theList);
for (itr.first(); itr.isInList(); itr.advance())
size++;
}
return size;
Semester Ganjil – 2008/2009
26 Java Implementations
Sebagian besar cukup mudah; seluruh method relatif pendek.
ListItr menyimpan reference dari object list sebagai private data.
Karena ListItr is berada dalam package yang sama dengan List, sehingga jika field dalam List adalah (package) friendly, maka dapat di akses oleh ListItr.
Semester Ganjil – 2008/2009
27 LinkedListItr implementation
public class LinkedListItr implements ListItr
/** contains List header. */
protected LinkedList theList;
/** stores current position. */
protected ListNode current;
/**
Construct the list.
As a result of the construction, the current position is
the first item, unless the list is empty, in which case
the current position is the zeroth item.
@param anyList a LinkedList object to which this iterator is
permanently bound.
*/
public LinkedListItr( LinkedList anyList )
{
theList = anyList;
current = theList.isEmpty( ) ? theList.header :
theList.header.next;
}
Semester Ganjil – 2008/2009
28 @param anyList a LinkedList object to which this iterator is
/**
Construct the list.
@param anyList a LinkedList object to which this iterator is
permanently bound. This constructor is provided for
convenience. If anyList is not a LinkedList object, a
ClassCastException will result.
*/
public LinkedListItr( List anyList ) throws ClassCastException{
this( ( LinkedList ) anyList );
}
* Advance the current position to the next node in the list.
* If the current position is null, then do nothing.
* No exceptions are thrown by this routine because in the
* most common use (inside a for loop), this would require the
* programmer to add an unnecessary try/catch block.
public void advance( ){
if( current != null )
current = current.next;
Semester Ganjil – 2008/2009
29 * Return the item stored in the current position.
/**
* Return the item stored in the current position.
the stored item or null if the current position
* is not in the list.
*/
public Object retrieve( ){
return isInList( ) ? current.element : null;
}
* Set the current position to the header node.
public void zeroth( ){
current = theList.header;
* Set the current position to the first node in the list.
* This operation is valid for empty lists.
public void first( ){
current = theList.header.next;
Semester Ganjil – 2008/2009
30 * Insert after the current position.
/**
* Insert after the current position.
* current is set to the inserted node on success.
x the item to insert.
ItemNotFound if the current position is null.
*/
public void insert( Object x ) throws ItemNotFound
{
if( current == null )
throw new ItemNotFound( "Insertion error" );
ListNode newNode = new ListNode( x, current.next );
current = current.next = newNode;
}
Semester Ganjil – 2008/2009
31 * Set the current position to the first node containing an item.
/**
* Set the current position to the first node containing an item.
* current is unchanged if x is not found.
x the item to search for.
true if the item is found, false otherwise.
*/
public boolean find( Object x )
{
ListNode itr = theList.header.next;
while( itr != null && !itr.element.equals( x ) )
itr = itr.next;
if( itr == null )
return false;
current = itr;
return true;
}
Semester Ganjil – 2008/2009
32 * Remove the first occurrence of an item.
/**
* Remove the first occurrence of an item.
* current is set to the first node on success;
* remains unchanged otherwise.
x the item to remove.
ItemNotFound if the item is not found.
*/
public void remove( Object x ) throws ItemNotFound
{
ListNode itr = theList.header;
while( itr.next != null && !itr.next.element.equals( x ) )
itr = itr.next;
if( itr.next == null )
throw new ItemNotFound( "Remove fails" );
itr.next = itr.next.next; // Bypass deleted node
current = theList.header; // Reset current
}
Semester Ganjil – 2008/2009
33 * Remove the item after the current position. * current is unchanged.
/**
* Remove the item after the current position.
* current is unchanged.
true if successful false otherwise.
*/
public boolean removeNext( )
{
if( current == null || current.next == null )
return false;
current.next = current.next.next;
return true;
}
* Test if the current position references a valid list item.
true if the current position is not null and is
* not referencing the header node.
public boolean isInList( )
return current != null && current != theList.header;
Semester Ganjil – 2008/2009
34 Catatan: Exceptions
Beberapa method dapat menthrow ItemNotFound exceptions.
Namun, jangan menggunakan exceptions secara berlebihan karena setiap exception harus di tangkap (caught) atau di teruskan (propagate). Sehingga menuntut program harus selalu membungkusnya dengan blok try/catch
Contoh: method advance tidak men-throw exception, walaupun sudah berada pada akhir elemen.
Bayangkan bagaimana implementasi method listSize bila method advance men-throw exception!
Semester Ganjil – 2008/2009
35 Linked List Properties
Analisa Kompleksitas Running Time
insert next, prepend - O(1)
delete next, delete first - O(1)
find - O(n)
retrieve current position - O(1)
Keuntungan
Growable (bandingkan dengan array)
Mudah (quick) dalam read/insert/delete elemen pertama dan terakhir (jika kita juga menyimpan referensi ke posisi terakhir, tidak hanya posisi head/current)
Kerugian
Pemanggilan operator new untuk membuat node baru. (bandingkan dengan array)
Ada overhead satu reference untuk tiap node
Semester Ganjil – 2008/2009
36 Mencetak seluruh elemen Linked List
Cara 1: Tanpa Iterator, loop
public class LinkedList {
public void print ()
{
// step through list, outputting each item
ListNode p = header.next;
while (p != null) {
System.out.println (p.data);
p = p.next;
}
Semester Ganjil – 2008/2009
37 Mencetak seluruh elemen Linked List(2)
Cara 2: Tanpa Iterator, Recursion
public class LinkedList {
...
private static void printRec (ListNode node)
{
if (node != null) {
System.out.println (node.data);
printRec (node.next);
}
public void print ()
printRec (header.next);
Semester Ganjil – 2008/2009
38 Mencetak seluruh elemen Linked List(3)
Cara 3: Recursion
class ListNode{
...
public void print () {
System.out.println (data);
if (next != null) {
next.print ();
}
} // end of class ListNode
class LinkedList {
public void print () {
if (header.next != null) {
header.next.print ();
Semester Ganjil – 2008/2009
39 Mencetak seluruh elemen Linked List(4)
Cara 4: Menggunakan iterator
class LinkedList
{
...
public void print (List theList)
ListItr itr = new ListItr (theList);
for (itr.first(); itr.isInList();
itr.advance())
System.out.println (itr.retrieve ());
}
Semester Ganjil – 2008/2009
40 Sorted Linked Lists Menjaga elemen selalu disimpan terurut.
Hampir seluruh operasi sama dengan linked list kecuali insert (menambahkan data).
Pada dasarnya sebuah sorted linked list adalah sebuah linked list. Dengan demikian inheritance bisa diterapkan. Kelas SortListItr dapat diturunkan dari kelas ListItr.
Perlu diingat, elemen pada sorted linked list haruslah mengimplement Comparable.
Semester Ganjil – 2008/2009
41 Implementasi Terapkan inheritance,
Buat method Insert yang akan mengoveride method milik kelas LinkedList.
public void insert( Comparable X )
Semester Ganjil – 2008/2009
42 Catatan Penting:
ListItr menggunakan method equals pada implementasi find dan remove.
Harus dipastikan Class yang digunakan sebagai element (mis: MyInteger) memiliki method equals
Signature: (harus sama persis)
public boolean equals( Object Rhs )
Signature berikut ini salah!
public boolean equals( Comparable Rhs )
method equals dari class Object dapat diturunkan dan digunakan:
public boolean equals (Object obj){
return (this == obj);
}
Semester Ganjil – 2008/2009
43 Variasi Linked Lists
Doubly-linked lists: Tiap list node menyimpan referensi node sebelum dan sesudahnya. Berguna bila perlu melakukan pembacaan linkedlist dari dua arah.
A
head
tail
prev
next
Semester Ganjil – 2008/2009
44 Variasi Linked Lists
Circular-linked lists: Node terakhir menyimpan referensi node pertama. Dapat diterapkan dengan atau tanpa header node.
A B C
first
prev
next
Semester Ganjil – 2008/2009
45 Doubly-linked lists: InsertNext
newNode = new DoublyLinkedListNode(x);
1 newNode.prev = current;
2 newNode.prev.next = newNode;
… a 2 b ? 1 x
current
Semester Ganjil – 2008/2009
46 Doubly-linked lists: insertNext
A B 4 3 X
prev
next
2 5
current
1 6
newNode
1 newNode = new DoublyLinkedListNode(x);
2 newNode.prev = current;
3 newNode.next = current.next;
4 newNode.prev.next = newNode;
5 newNode.next.prev = newNode;
6 current = newNode;
Semester Ganjil – 2008/2009
47 Doubly-linked lists: DeleteCurrent
current.prev.next = current.next;
current.next.prev = current.prev;
current = current.prev;
1 a b 2 3
current
x
Semester Ganjil – 2008/2009
48 Rangkuman ListNode List, LinkedList dan variasinya Iterator class
Kelebihan & kekurangan dari linked list
Growable
Overhead a pointer, new operator untuk membuat node.
Hanya bisa diakses secara sequential.
Semester Ganjil – 2008/2009
