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顺序表专题

作者头像
waves浪游
发布于 2024-04-02 10:08:10
640
发布于 2024-04-02 10:08:10
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文章被收录于专栏：C语言讲解C语言讲解
1.1 什么是数据结构

数据结构是由“数据”和“结构”两词组合而来。

什么是数据？

常见的数值1、2、3、4…、教务系统里保存的用户信息（姓名、性别、年龄、学历等等）、网页里肉眼可以看到的信息（文字、图片、视频等等），这些都是数据。

什么是结构？

当我们想要大量使用同?类型的数据时，通过手动定义大量的独立的变量对于程序来说，可读性非常差，我们可以借助数组这样的数据结构将?量的数据组织在?起，结构也可以理解为组织数据的方式。

概念： 数据结构是计算机存储、组织数据的方式。数据结构是指相互之间存在?种或多种特定关系的数据元素的集合。数据结构反映数据的内部构成，即数据由哪部分构成，以什么方式构成，以及数据元素之间呈现的结构。

总结： 1）能够存储数据（如顺序表、链表等结构） 2）存储的数据能够方便查找

1.2 为什么需要数据结构

程序中如果不对数据进行管理，可能会导致数据丢失、操作数据困难、野指针等情况。通过数据结构，能够有效将数据组织和管理在?起。按照我们的方式任意对数据进行增删改查等操作。

最基础的数据结构：数组。

【思考】有了数组，为什么还要学习其他的数据结构？

假定数组有10个空间，已经使用了5个，向数组中插入数据的步骤：

  1. 求数组的长度，求数组的有效数据个数
  2. 向下标为数据有效个数的位置插入数据（注意：这里是否要判断数组是否满了，满了还能继续插入吗）
  3. 假设数据量非常庞大，频繁的获取数组有效数据个数会影响程序执行效率。

结论： 最基础的数据结构能够提供的操作已经不能完全满足复杂算法实现。

2. 顺序表的概念及结构

线性表：

线性表（linear list）是n个具有相同特性的数据元素的有限序列。 线性表是?种在实际中广泛使用的数据结构，常见的线性表：顺序表、链表、栈、队列、字符串… 线性表在逻辑上是线性结构，也就说是连续的?条直线；但是在物理结构上并不?定是连续的，线性表在物理上存储时，通常以数组和链式结构的形式存储。

顺序表：

逻辑结构是线性的、物理结构是连续的。

顺序表和数组的区别：

顺序表的底层结构是数组，对数组的封装，实现了常用的增删改查等接口。

3. 顺序表分类

  1. 静态顺序表

概念：使用定长数组存储元素

代码语言：javascript
复制
//静态顺序表

#define N 100

typedef int SLDataType;//顺序表中数组类型不一定是整型，如果要变为字符类型，就可以在这里直接改；如果不这样定义，就要在代码中改很多次

struct SeqList
{
	SLDataType a[N];//定长数组
	int size;//有效数据个数
};

静态顺序表缺陷：空间给少了不够?，给多了造成空间浪费

  1. 动态顺序表
代码语言：javascript
复制
//动态顺序表

typedef int SLDataType;

typedef struct SeqList
{
	SLDataType* arr;//存储数据的底层结构
	int capacity;//记录顺序表的空间大小
	int size;//记录顺序表当前有效的数据个数
}SL;

//typedef struct SeqList SL;

4. 实现动态顺序表

4.1 初始化
代码语言：javascript
复制
void SLInit(SL* ps)
{
	assert(ps);

	ps->arr = NULL;
	ps->size = ps->capacity = 0;
}
4.2 顺序表的尾部插入
代码语言：javascript
复制
void SLCheckCapacity(SL* ps)
{
	if (ps->size == ps->capacity)
	{
		int newCapacity = 0 == ps->capacity ? 4 : 2 * ps->capacity;
		SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDataType));

		if (NULL == tmp)
		{
			perror("realloc fail!");
			exit(1);
		}

		//扩容成功
		ps->arr = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	}
}

void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{
	//断言 -- 粗暴的解决方式
	//assert(ps != NULL);
	assert(ps);

	//if判断 -- 温柔的解决方式
	//if (NULL == ps)
	//{
	//	return;
	//}

	//空间不够，扩容
	SLCheckCapacity(ps);

	//空间足够，直接插入
	ps->arr[ps->size++] = x;
	//ps->size++;
}

注： 扩容的原则：成倍数的增加（1.5倍、2倍）

4.3 打印顺序表
代码语言：javascript
复制
void SLPrint(SL* ps)
{
	assert(ps);
	
	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		printf("%d ", ps->arr[i]);
	}

	printf("\n");
}
4.4 顺序表的头部插入
代码语言：javascript
复制
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{
	assert(ps);

	//判断是否扩容
	SLCheckCapacity(ps);

	//旧数据往后挪动一位
	for (int i = ps->size; i > 0; i--)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
	}

	ps->arr[0] = x;
	ps->size++;
}
4.5 顺序表的尾部删除
代码语言：javascript
复制
void SLPopBack(SL* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->size);

	//顺序表不为空
	ps->size--;
}
4.6 顺序表的头部删除
代码语言：javascript
复制
void SLPopFront(SL* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->size);

	//不为空执行挪动操作
	for (int i = 0; i < ps->size - 1; i++)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
	}

	ps->size--;
}
4.7 指定位置之前插入数据
代码语言：javascript
复制
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);

	SLCheckCapacity(ps);

	//pos及之后的数据往后挪动一位,pos空出来
	for (int i = ps->size; i > pos; i--)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
	}

	ps->arr[pos] = x;
	ps->size++;
}
4.8 删除指定位置数据
代码语言：javascript
复制
void SLErase(SL* ps, int pos)
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos < ps->size);

	//pos以后的数据往前挪动一位
	for (int i = pos; i < ps->size - 1; i++)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
	}

	ps->size--;
}
4.9 在顺序表中查找x
代码语言：javascript
复制
int SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{
	//加上断言对代码的健壮性更好
	assert(ps);

	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		if (x == ps->arr[i])
		{
			return i;
		}
	}

	return -1;
}
4.10 顺序表的销毁
代码语言：javascript
复制
void SLDestroy(SL* ps)
{
	assert(ps);

	free(ps->arr);
	ps->arr = NULL;

	ps->size = ps->capacity = 0;
}

完整代码：

代码语言：javascript
复制
//SeqList.h

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>

静态顺序表
//
//#define N 100
//
//typedef int SLDataType;
//
//struct SeqList
//{
//	SLDataType a[N];
//	int size;
//};



//动态顺序表

typedef int SLDataType;

typedef struct SeqList
{
	SLDataType* arr;//存储数据的底层结构
	int capacity;//记录顺序表的空间大小
	int size;//记录顺序表当前有效的数据个数
}SL;

//typedef struct SeqList SL;

//初始化和销毁
void SLInit(SL* ps);
void SLDestroy(SL* ps);
void SLPrint(SL* ps);//保持接口一致性

//顺序表的头部/尾部插入
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x);
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);

//顺序表的头部/尾部删除
void SLPopBack(SL* ps);
void SLPopFront(SL* ps);

//指定位置之前插入数据
//删除指定位置数据
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x);
void SLErase(SL* ps, int pos);

int SLFind(SL* ps, SLDataType x);
代码语言：javascript
复制
//SeqList.c

#include "SeqList.h"

//初始化和销毁
void SLInit(SL* ps)
{
	assert(ps);

	ps->arr = NULL;
	ps->size = ps->capacity = 0;
}




void SLCheckCapacity(SL* ps)
{
	if (ps->size == ps->capacity)
	{
		int newCapacity = 0 == ps->capacity ? 4 : 2 * ps->capacity;
		SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDataType));

		if (NULL == tmp)
		{
			perror("realloc fail!");
			exit(1);
		}

		//扩容成功
		ps->arr = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	}
}

//顺序表的头部/尾部插入
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{
	//断言 -- 粗暴的解决方式
	//assert(ps != NULL);
	assert(ps);

	//if判断 -- 温柔的解决方式
	//if (NULL == ps)
	//{
	//	return;
	//}

	//空间不够，扩容
	SLCheckCapacity(ps);

	//空间足够，直接插入
	ps->arr[ps->size++] = x;
	//ps->size++;
}


void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{
	assert(ps);

	//判断是否扩容
	SLCheckCapacity(ps);

	//旧数据往后挪动一位
	for (int i = ps->size; i > 0; i--)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
	}

	ps->arr[0] = x;
	ps->size++;
}


//顺序表的头部/尾部删除
void SLPopBack(SL* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->size);

	//顺序表不为空
	ps->size--;
}


void SLPopFront(SL* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->size);

	//不为空执行挪动操作
	for (int i = 0; i < ps->size - 1; i++)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
	}

	ps->size--;
}



//指定位置之前插入数据
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);

	SLCheckCapacity(ps);

	//pos及之后的数据往后挪动一位,pos空出来
	for (int i = ps->size; i > pos; i--)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
	}

	ps->arr[pos] = x;
	ps->size++;
}


//删除指定位置数据
void SLErase(SL* ps, int pos)
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos < ps->size);

	//pos以后的数据往前挪动一位
	for (int i = pos; i < ps->size - 1; i++)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
	}

	ps->size--;
}


//在顺序表中查找x
int SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{
	//加上断言对代码的健壮性更好
	assert(ps);

	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		if (x == ps->arr[i])
		{
			return i;
		}
	}

	return -1;
}


void SLDestroy(SL* ps)
{
	assert(ps);

	free(ps->arr);
	ps->arr = NULL;

	ps->size = ps->capacity = 0;
}



void SLPrint(SL* ps)
{
	assert(ps);
	
	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		printf("%d ", ps->arr[i]);
	}

	printf("\n");
}
代码语言：javascript
复制
//test.c

#include "SeqList.h"

void slTest01()
{
	SL sl;
	SLInit(&sl);

	//测试尾插
	SLPushBack(&sl, 1);
	SLPushBack(&sl, 2);
	SLPushBack(&sl, 3);
	SLPushBack(&sl, 4);
	SLPrint(&sl);
	//SLPushBack(&sl, 5);
	//SLPrint(&sl);

	//SLPushBack(NULL, 6);

	//头插
	//SLPushFront(&sl, 5);
	//SLPushFront(&sl, 6);
	//SLPushFront(&sl, 7);
	//SLPrint(&sl);

	//尾删
	//SLPopBack(&sl);
	//SLPopBack(&sl);
	//SLPopBack(&sl);
	//SLPopBack(&sl);
	//SLPrint(&sl);

	//头删
	//SLPopFront(&sl);
	//SLPopFront(&sl);
	//SLPopFront(&sl);
	//SLPopFront(&sl);
	//SLPrint(&sl);

	//指定位置插入
	//SLInsert(&sl, 0, 100);
	//SLPrint(&sl);
	//SLInsert(&sl, sl.size, 200);
	//SLPrint(&sl);

	//SLInsert(&sl, 100, 300);
	//SLPrint(&sl);

	//删除指定位置的数据
	//SLErase(&sl, 0);
	//SLPrint(&sl);
	//SLErase(&sl, sl.size - 1);
	//SLPrint(&sl);

	SLErase(&sl, 1);
	SLPrint(&sl);
}

void slTest02()
{
	SL sl;
	SLInit(&sl);

	//测试尾插
	SLPushBack(&sl, 1);
	SLPushBack(&sl, 2);
	SLPushBack(&sl, 3);
	SLPushBack(&sl, 4);
	SLPrint(&sl);

	//测试查找
	//int ret = SLFind(&sl, 3);
	int ret = SLFind(&sl, 30);

	if (ret < 0)
	{
		printf("数据不存在，查找失败！");
	}
	else
	{
		printf("数据找到了，在下标为%d位置\n", ret);
	}
}


int main()
{
	//slTest01();
	slTest02();

	return 0;
}
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原始发表：2024-04-02，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
存储
数据结构
ps
数据
数组

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  • 1.1 什么是数据结构
  • 1.2 为什么需要数据结构
  • 2. 顺序表的概念及结构
  • 3. 顺序表分类
  • 4. 实现动态顺序表
    • 4.1 初始化
      • 4.2 顺序表的尾部插入
        • 4.3 打印顺序表
          • 4.4 顺序表的头部插入
            • 4.5 顺序表的尾部删除
              • 4.6 顺序表的头部删除
                • 4.7 指定位置之前插入数据
                  • 4.8 删除指定位置数据
                    • 4.9 在顺序表中查找x
                      • 4.10 顺序表的销毁
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