Поэтому мы сделаем следующее: когда пользователь будет ставить элемент в очередь, мы будем добавлять элемент в связный список. Это будет сопряжено с определением и использованием узла и, по меньшей мере, двух указателей: указателя самого этого элемента и указателя следующего элемента, хотя по причинам, которые станут понятны несколько позже, мы будем использовать двухсвязный список и поэтому нам потребуется также и предыдущий указатель. Передаваемый нами обратно дескриптор элемента будет адресом узла. Теперь наступает важный момент. Узел хранит также целочисленное значение - позицию элемента в массиве, посредством которого реализовано сортирующее дерево. Сортирующее дерево не хранит сами элементы, а только их дескрипторы (т.е. узлы связного списка). Каждый раз, когда для выполнения сравнения ему нужно будет обратиться к самому элементу, оно будет разыменовывать дескриптор.
К сожалению, мы не можем использовать описанный в главе 3 класс связного списка, поскольку нам требуется доступ к узлам, а этот класс был разработан с целью сокрытия структуры узлов. Это один из случаев, когда нельзя использовать заранее стандартные классы и требуется выполнить кодирование от начала до конца. В случае применения двухсвязного списка это не так страшно, поскольку эта структура достаточно проста. Мы создадим связный список с явными начальным и конечным узлами. В результате удаление обычного узла превращается в исключительно простую задачу. Удаление узлов будет выполняться с применением обоих методов Dequeue и Remove класса расширенной очереди по приоритету.
Операции постановки в очередь и пузырькового подъема лишь немногим более сложны. Вначале мы создаем дескриптор, выделяя узел для элемента, и добавляем его в связный список узлов. Поскольку мы добавляем дескрипторы к сортирующему дереву, для доступа к элементам потребуется выполнять разыменование дескрипторов, а при перемещении элемента по сортирующему дереву индекс его новой позиции необходимо сохранять внутри узла. Код реализации методов постановки в очередь и пузырькового подъема приведен в листинге 9.10.
Листинг 9.10. Постановка в очередь и пузырьковый подъем в расширенной очереди по приоритету
procedure TtdPriorityQueueEx.pqBubbleUp(aHandle : pointer);
var
FromInx : integer;
ParentInx : integer;
ParentHandle : PpqexNode;
Handle : PpqexNode absolute aHandle;
begin
{если анализируемый дескриптор больше дескриптора родительского элемента, нужно их нужно поменять местами и продолжить процесс с новой позиции}
{Примечание: родительский узел дочернего узла, имеющего индекс n, имеет индекс (n-1)/2}
FromInx := Handle^.peInx;
if (FromInx > 0) then begin
ParentInx := (FromInx - 1) div 2;
ParentHandle := PpqexNode(FList.List^[ParentInx]);
{если элемент имеет родительский элемент и больше нее о...}
while (FromInx > 0) and
(FCompare (Handle^.peItem, ParentHandle^.peItem) > 0) do
begin
{нужно переместить родительский элемент вниз по дереву}
FList.List^[FromInx] := ParentHandle;
ParentHandle^.peInx := FromInx;
FromInx := ParentInx;
ParentInx := (FromInx - 1) div 2;
ParentHandle := PpqexNode(FList.List^[ParentInx]);
end;
end;
{сохранить элемент в правильной позиции}
FList.List^[FromInx] := Handle;
Handle^.peInx := FromInx;
end;
function TtdPriorityQueueEx.Enqueue(aItem : pointer): TtdPQHandle;
var
Handle : PpqexNode;
begin
{создать новый узел для связного списка}
Handle := AddLinkedListNode(FHandles, aItem);
{добавить дескриптор в конец очереди}
FList.Add(Handle);
Handle^.peInx := pred(FList.Count);
{теперь нужно выполнить его пузырьковый подъемна максимально возможный уровень}
if (FList.Count > 1) then
pqBubbleUp(Handle);
{вернуть дескриптор}
Result := Handle;
end;
Подобно методу Enqueue, все эти косвенные ссылки несколько усложняют метод Dequeue, но в коде все же можно распознать стандартные операции исключения из очереди и просачивания.
Листинг 9.11. Исключение из очереди и просачивание в расширенной очереди по приоритету
procedure TtdPriorityQueueEx.pqTrickleDown(aHandle : TtdPQHandle);
var
FromInx : integer;
MaxInx : integer;
ChildInx : integer;
ChildHandle : PpqexNode;
Handle : PpqexNode absolute aHandle;
begin
{если анализируемый элемент меньше одного из своих дочерних элементов, его нужно поменять местами с большим дочерним элементом и продолжить процесс из новой позиции}
FromInx := Handle^.peInx;
MaxInx := pred(FList.Count);
{вычислить индекс левого дочернего узла}
ChildInx := succ(FromInx * 2);
{если имеется по меньшей мере правый дочерний элемент, необходимо вычислить индекс большего дочернего элемента...}
while (ChildInx <= MaxInx) do
begin
{если есть хоть один правый дочерний узел, вычислить индекс наибольшего дочернего узла}
if ((ChildInx+1) <= MaxInx) and
(FCompare(PpqexNode(FList.List^[ChildInx])^.peItem, PpqexNode(FList.List^[ChildInx+ 1])^.peItem) < 0) then
inc(ChildInx);
{если элемент больше или равен большему дочернему элементу, задача выполнена}
ChildHandle := PpqexNode(FList.List^[ChildInx]);
if (FCompare (Handle^.peItem, ChildHandle^.peItem) >= 0) then
Break;
{в противном случае больший дочерний элемент нужно переместить вверх по дереву, а сам элемент - вниз}
FList.List^[FromInx] ChildHandle;
ChildHandle^.peInx := FromInx;
FromInx := ChildInx;
ChildInx := succ(FromInx * 2);
end;
{сохранить элемент в правильной позиции}
FList.List^[FromInx] := Handle;
Handle^.peInx := FromInx;
end;
function TtdPriorityQueueEx.Dequeue : pointer;
var
Handle : PpqexNode;
begin
{проверить наличие элементов, которые нужно исключить из очереди}
if (FList.Count = 0) then
pqError(tdeQueueIsEmpty, 'Dequeue');
{вернуть корневой элемент, удалить его из списка дескрипторов}
Handle := FList.List^[0];
Result := Handle^.peItem;
DeleteLinkedListNode(FHandles, Handle);
{если очередь содержала только один элемент, теперь она пуста}
if (FList.Count = 1) then
FList.Count := 0
{если она содержала два элемента, нужно просто заменить корневой элемент одним из оставшихся дочерних элементов. Очевидно, что при этом свойство пирамидальности сохраняется}
else
if (FList.Count = 2) then begin
Handle := FList.List^[1];
FList.List^[0] := Handle;
FList.Count := 1;
Handle^.peInx := 0;
end
{в противном случае свойство пирамидальности требует восстановления}
else begin
{заменить корневой узел дочерним узлом, расположенным в самой нижней, крайней справа позиции, и уменьшить размер списка; затем за счет применения метода просачивания переместить корневой узел как можно дальше вниз по дереву}
Handle := FList.Last;
FList.List^[0] := Handler-Handle^.peInx := 0;
FList.Count := FList.Count - 1;
pqTrickleDown(Handle);
end;
end;
После ознакомления с операциями постановки в очередь и исключения из нее можно рассмотреть новые операции: удаление и изменение приоритета. Метод ChangePriotity крайне прост. Прежде чем метод будет вызван, класс предполагает, что приоритет элемента был изменен. Вначале метод проверяет, имеет ли элемент родительский элемент, и если да, то больше ли элемент с новым приоритетом своего родительского элемента. Если это так, то элемент перемещается вверх за счет применения метода пузырькового подъема. Если операция пузырькового подъема невозможна или не требуется, метод проверяет возможность выполнения операции просачивания.
