LIS BERKAIT
(LINKED LIST)
Tennov Simanjuntak
Pembahasan Minggu ke-4
Pada Minggu ke-4 (Minggu yang lalu), telah dibahas sub-topik berikut:
– Program yang modular
– Abstract Data Type (ADT) – Lis
– Implementasi lis dengan array dan linked list – Linked List: konstruksi, insersi, dan pencarian.
Pembahasan minggu ke-5
Pada Minggu ke-5 (Minggu ini), dibahas sub- topik berikut:
– Linked List: pengubahan nilai elemen,
penghapusan elemen, dan penghapusan lis.
– Varian linked list:
• Doubly linked list
• Singly circular linked list
• Doubly circular linked list
Program yang modular
Salah satu aturan yang baku tentang program adalah program tidak terlalu panjang (best practice: tidak ada fungsi/prosedur/rutin yang melebihi 1 halaman).
Untuk mencapainya, program dibagi ke dalam sekumpulan unit yang disebut modul.
Setiap modul adalah sebuah unit logis yang mengerjakan tugas tertentu.
Keuntungan program modular:
Mudah untuk men-debug (menemukan error, bug).
Memungkinkan pengembangan program secara berkelompok.
Memudahkan modifikasi.
Lapisan abstraksi (layers of abstraction)
Semua sistem komputer didasarkan pada
konsep lapisan abstraksi (layers of abstraction).
Untuk mengembangkan suatu lapisan abstraksi dibutuhkan:
Pendefinisian objek abstrak
Pendefinisian operasi yang dapat dilakukan pada objek.
Tipe Data Abstrak (Abstract Data Type)
Abstract Data Type (ADT) adalah sebuah tipe data (kumpulan nilai dan operasi legal pada nilai tersebut) yang dapat diakses hanya melalui antarmuka
(interface).
Kita menyebut sebuah program yang menggunakan ADT sebagai klien (client) dan program yang menspesifikasi tipe data sebagai implementasi
(implementation).
Pada ADT, program client yang bertindak sebagai klien mengakses data melalui operasi-operasi yang disediakan antarmuka tanpa perlu
mengetahui implementasi data dan fungsi.
Jadi konsepnya adalah memberikan kemudahan akses kepada program yang bertindak sebagai klien dengan menyembunyikan implementasi dari data dan fungsi.
ADT dapat dilihat sebagai sebuah ekstensi dari perancangan yang modular.
Tipe Data Abstrak (Abstract Data Type)
Objek seperti list, himpunan (set), pohon (tree), dan graf bersamaan dengan operasi-operasi yang berassosiasi dengannya dapat dipandang sebagai ADT.
Untuk ADT himpunan (Set ADT) mungkin saja didefinisikan operasi seperti gabungan, irisan, ukuran, dan komplemen.
Atau mungkin kita hanya mendefinisikan gabungan dan pencarian.
Tidak ada aturan yang menyatakan jumlah operasi yang harus didukung oleh sebuah ADT. Ini disesuaikan dengan kebutuhan dan merupakan pertimbangan dalam proses perancangan.
Penerapan struktur data ADT di C
ADT diterapkan di C dengan cara berikut:
Mendefinisikan operasi-operasi struktur data pada
sebuah antarmuka (interface) yang disimpan dalam berkas pendahulu (header file), yakni berkas dengan ekstensi .h.
Menerapkan (implementasi) antarmuka pada berkas dengan ekstensi .c.
Menggunakan fasilitias pra-pemrosesan (the C
Preprocessor) seperti penyertaan berkas (file inclusion), substitusi makro (macro substitution), dan penyertaan kondisional (conditional inclusion).
List ADT
List umum mengambil bentuk:
Kita sebut list berukuran n.
Kita akan menyebut list khusus dengan ukuran 0 sebagai list nol (null list).
Untuk setiap list kecuali list nol, kita sebut mengikuti dimana i < n dan mendahului (i > 1).
Elemen pertama list adalah dan elemen terakhir .
Posisi sebuah elemen dalam list adalah i.
a
1,a
2,a
3,. . .,a
nai+1
ai ai−1 ai
a1 an
ai
List ADT
Diassosiasikan dengan definisi list pada slide sebelumnya adalah sekumpulan operasi yang dapat dilakukan atas list.
Beberapa operasi yang penting adalah:
find, yang mengembalikan posisi dari kemunculan pertama dari kunci pencarian.
insert
delete
find_kth, yang mengembalikan elemen pada posisi k.
make_null
print_list
Implementasi list dengan array
List ADT berikut operasinya bisa diterapkan dengan menggunakan array.
Akan tetapi, cara ini tidak baik dengan alasan berikut:
Estimasi jumlah maksimum n diperlukan untuk meningkatkan efisiensi memori.
Meskipun dapat dilakukan alokasi memori dinamik, tetap memerlukan operasi realokasi memori yang membutuhkan sumber daya komputasi yang banyak jika terjadi perubahan jumlah elemen.
Operasi find dan print dapat dilakukan dalam waktu linier O(n).
Operasi find_kth dapat dilakukan dalam waktu konstan O(1).
Operasi insert dan delete dengan penyisipan sangat mahal karena memerlukan penyusunan (mendorong) elemen-elemen array.
Lis berkait (linked list): definisi
Implementasi list menggunakan linked list memberikan solusi ketidakefisienan implementasi list dengan array.
Implementasi linked list dapat menghindari biaya linier (linear cost) dari aksi insert dan delete dari satu elemen.
Linked list didefinisikan sebagai kumpulan elemen dimana setiap elemen merupakan bagian dari sebuah simpul (node) yang juga berisi kaitan ke sebuah simpul yang lain [2].
Linked list dapat juga didefinisikan sebagai kumpulan struktur yang tidak perlu saling berdekatan di memori
dimana setiap struktur terdiri atas elemen dan pointer ke struktur yang mengikutinya [1].
Lis berkait (linked list): definisi
Kita sebut pointer ke struktur selanjutnya sebagai next pointer (pointer berikut).
Next pointer dari struktur terakhir bernilai 0
(NULL).
Linked list: representasi
Representasi linked list
Representasi linked list dengan nilai pointer aktual
Untuk dapat mengakses elemen list di atas, kita harus tahu informasi mengenai struktur pertama (elemen list pertama).
Linked list dengan header
Header adalah node penanda (sentinel) yang
berada pada posisi 0 (posisi pertama dari list).
Representasi node sebagai struktur
Sebuah node/simpul pada linked list, dalam bahasa pemrograman C dipresentasikan sebagai struktur dengan 2 variabel anggota, yakni:
elemen (nilai) dan pointer ke simpul berikutnya.
Didefinisikan oleh struct berikut ini (header file) :
Representasi node sebagai struktur
Dalam implementation file (.c).
Konstruksi linked list
Pada prinsipnya, konstruksi atau pembuatan linked list terdiri atas 2 langkah, yakni:
Pembuatan header
Penyisipan/pemasukan (element insertion)
Pembuatan header
Sebuah linked list direpresentasikan oleh
header, sebuah penanda yang berada di awal
atau pada node 0.
Fungsi pembuatan header
Penyisipan elemen (element insertion)
Pada aksi insert, sebuah elemen akan disisipkan atau dimasukkan ke dalam list L pada posisi P.
Fungsi insert akan menyisipkan elemen tersebut
setelah posisi node yang ditunjuk oleh P.
Fungsi penyisipan elemen
Pencarian di linked list
Ada 2 pencarian yang dapat dilakukan di linked list, yakni:
Pencarian berdasarkan nilai elemen (search key merupakan nilai elemen).
Pencarian berdasarkan indeks elemen (pada kasus ini anda hendak mendapatkan nilai elemen dari node pada indeks atau urutan ke-k).
Pencarian berdasarkan nilai elemen diwakili oleh fungsi: find(key, L) dapat dilakukan dalam waktu linier dengan batas atas O(n).
Pencarian berdasarkan indeks elemen diwakili oleh fungsi: find_kth(i, L) tidak seefisien implementasi list menggunakan array. Kompleksitas
implementasi array adalah O(1) sedangkan linked list sebesar O(i).O
Pencarian berdasarkan nilai elemen
Deklarasi fungsi pada antar muka (berkas header, .h).
Position Find( ElementType X, List L );
Implementasi fungsi (.c)
Pengubahan nilai elemen (update)
Untuk mengubah nilai elemen, pertama sekali posisi elemen perlu dicari. Setelah posisi
didapatkan maka nilai elemen diubah.
Deklarasi fungsi pada antar muka ( header - .h).
void Update(ElementType X, Position P);
Implementasi fungsi (.c)
void Update(ElementType X, Position P){
P->Element = X;
}
Penghapusan elemen (element deletion)
Illustrasi:
Dari illustrasi dapat dipahami bahwa penghapusan elemen dilakukan dengan menghapus simpul.
Untuk menghapus elemen, program harus tahu simpul yang mendahului (simpul pendahulu atau predecessor).
Penghapusan simpul dilakukan dengan membebaskan(menghapus) memori yang telah dialokasikan sebelumnya dengan fungsi
penghapusan memori pada pustaka stdlib: free(pointer).
Penghapusan elemen dapat dilakukan dengan kompleksitas O(n).
Penghapusan elemen (element deletion)
Deklarasi fungsi pada antar muka (header - .h).
Position FindPrevious(ElementType X, List L);
void Delete(ElementType X, List L);
Implementasi fungsi FindPrevious(.c)
Penghapusan elemen (element deletion)
Sebelum melakukan penghapusan, ada baiknya diperiksa apakah lis memiliki element atau tidak.
Deklarasi fungsi untuk memeriksa lis kosong atau tidak (header - .h):
int IsEmpty(List L);
Implementasi fungsi IsEmpty(.c)
int IsEmpty(List L){
return L->Next == NULL;
}
Penghapusan elemen (element deletion)
Implementasi fungsi Delete(.c)
Penghapusan linked list (list deletion)
Penghapusan linked list dilakukan dengan
menghapus semua simpul yang ada pada linked list.
Setelah itu, klien program dapat membebaskan memori untuk header lis.
Penghapusan linked list (semua elemen) dapat
dilakukan dengan kompleksitas O(n).
Penghapusan linked list (list deletion)
Deklarasi fungsi pada antar muka (header - .h).
void DeleteList(List L);
Implementasi (berkas .c)
Varian linked list
Linked list yang telah anda pelajari disebut dengan linked list dengan pengait/pointer tunggal (singly linked list).
Ada beberapa lagi varian dari linked list seperti:
Linked list dengan pointer ganda (doubly linked list).
Varian linked list
Circular linked list: linked list dimana simpul terakhir menunjuk ke simpul pertama
Singly circular linked list
Doubly circular linked list
ADT untuk varian linked list
Pada prinsipnya ADT untuk varian linked list
mengikuti teknik-teknik yang telah anda terapkan pada Linked List ADT (singly linked list).
Perbedaan implementasi disebabkan oleh
struktur dan pengorganisasian pointer (pengait).
