数据结构第二课 -----线性表之顺序表

news2024/11/27 4:38:17

作者前言

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顺序表

  • **作者前言**
  • 线性表
  • 顺序表
  • 动态顺序表的使用
    • 动态顺序表开辟扩大问题
    • 顺序表的初始化
    • 顺序表的销毁
    • 顺序表的尾部插入
    • 顺序表的头部插入
    • 顺序表尾部删除
    • 顺序表的头部删除
    • 顺序表的随机插入
    • 顺序表的随机删除
    • 顺序表的查找
    • 顺序表的菜单操作
  • 总结

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。 线性表是一种在实际中广泛使
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,也就是说是连续的一条直线,但是在物理结构上并不一定,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

顺序表是用一段物理地址连续的存储单元,依次存储数据元素的线性结构,一般情况下采用数组存储,在数组上完成数据的增删改查
顺序表一般分为两种:

  1. 静态顺序表:使用定长数组存储元素。
#include<stdio.h>
#define N 6
typedef int SLDatatype;
typedef struct SLSelist
{
	SLDatatype slt[N];//数组
	size_t count;//计算个数
} SLT;
int main()
{
	SLT selist = { {1,2,3},3 };
	printf("%d", selist.count);
	return 0;
}

在这里插入图片描述
一般静态的顺序表用处不大,这里主要介绍动态顺序表
2. 动态顺序表: 使用动态开辟的数组存储。

#include<stdio.h>
typedef int SLDatatype;
typedef struct SLSelist
{
	SLDatatype* Sel;
	size_t count;//个数
	size_t capacity;//容量
}SeList;

动态顺序表的使用

动态顺序表开辟扩大问题

在使用动态顺序表的大小，一般都是先开辟一定数量的空间，如果开辟的空间不够用时我们就可以利用realloc扩大空间，我们时常为扩大多少空间烦恼，在顺序表中是没有规定扩大多少，一个个扩大或几千或者几万的扩大都是可以的，但是为了节省空间，和减少扩大频率，我们默认一般都是把目前的空间扩大两倍，比如定义大小为100 下次扩大为200，下次为400，
在这里插入图片描述
遇到问题就要具体分析，空间的扩大没有限制，按实际情况来

顺序表的初始化

//初始化
void SLinit(SeList* SL)
{
	//方式1
	/*SL->Sel = NULL;
	SL->count = 0;
	SL->capacity = 0;*/
	//方式2
	SL->Sel = calloc(SIZE, sizeof(SLDatatype));
	SL->count = 0;
	SL->capacity = SIZE;
}

初始化有两种一种是没有给空间的初始化，一种是给空间的初始化。所以我们可以二选一

顺序表的销毁

因为我们是动态开辟。所以我们要使用free来释放空间，否则就会可能造成内存泄漏，这里用于结束顺序表

//销毁
void Desstroy(SeList* SL) 
{
	free(SL->Sel);
	SL->Sel = NULL;
	SL->count = 0;
	SL->capacity = 0;

}

顺序表的尾部插入

思路：第一步先判断空间是否满了。没满直接在最后面插入，满了就要先扩容，再插入，我们需要注意的是SL->capacity的个数是否为0

//尾插
void SLPushBack(SeList* SL, SLDatatype elemest)
{
	
	//扩大空间
	if (SL->capacity == SL->count)
	{
		//扩2倍
		size_t NewSize = ((SL->capacity * 2) > 0 ? (SL->capacity * 2) : 4);
		SLDatatype	* mdt = realloc(SL->Sel, sizeof(SLDatatype) * NewSize);
		if (mdt != NULL)
		{
			SL->Sel = mdt;
			SL->capacity = SL->capacity * 2;
		}
		else
		{
			perror("SLPushBack _ realloc");
			return;
		}
	}
	SL->Sel[SL->count] = elemest;
	SL->count++;
	

}

这里我们只要的知识还是顺序表，这个过程我们要使用到realloc函数,这个函数主要的作用是扩大动态开辟的空间，扩大的方式有两种，一种是原地扩容（效率高），一种是异地扩容（效率低,会找到一块符合条件的空间开辟,然后把原来的数据拷贝过来,free掉原来的地址）realloc是可以对NULL进行扩容相当于malloc
代码如下：

#include<stdio.h>
int main()
{

	int* arr = (int*)malloc(100);
	if (arr == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	int* tmp = realloc(arr, sizeof(int) * 1000);
	if (tmp != NULL)
	{
		arr = tmp;
	}
	else
	{
		perror("realloc");
	}
	return 0;
}

这里就可以简单的判断出是原地扩容还是异地扩容了,

顺序表的头部插入

思路：第一步先判断空间是否满了。没满直接在前面插入，满了就要先扩容，再插入，我们需要注意的是SL->capacity的个数是否为0

//扩大空间
void capacityadd(SeList* SL)
{
	//扩大空间
	if (SL->capacity == SL->count)
	{
		//扩2倍
		size_t NewSize = ((SL->capacity * 2) > 0 ? (SL->capacity * 2) : 4);
		SLDatatype* mdt = realloc(SL->Sel, sizeof(SLDatatype) * NewSize);
		if (mdt != NULL)
		{
			SL->Sel = mdt;
			SL->capacity = SL->capacity * 2;
		}
		else
		{
			perror("SLPushBack _ realloc");
			return;
		}
	}
}
// 头插
void SLPushFront(SeList* SL, SLDatatype elemest)
{
	capacityadd(SL);
	// 往后移动
	
	for (int i = SL->count; i > 0; i--)
	{
		SL->Sel[i] = SL->Sel[i - 1];
	}
	//插入
	SL->Sel[0] = elemest;
	SL->count++;

}

在这里的时间复杂度是O(n),但是我们如果插入n个数据,时间复杂度就是O(n^2),插入的数量越多时间复杂度就越高

顺序表尾部删除

思路:要判断顺序表的存储的数据是否为0,不判断可能SL->capacity为负数,后面插入数据就有可能会越界访问

//尾删
void SLPopBack(SeList* SL) 
{
	if (SL->count)
	{
		SL->count--;
	}
	else
	{
		return;
	}

}

这里我们不需要把空间删除我们只需把SL->capacity减1,就可以下次尾插或者头插就覆盖掉这个数据
​我们还可以使用assert函数来判断

顺序表的头部删除

思路:就是我们只需要把后面的往前覆盖就行,我们还要判断是否是SL->count为0

// 头删
void SLPopFront(SeList* SL)
{
	assert(SL && SL->count);
	int idx = 0;
	while (idx < SL->count - 1)
	{
		SL->Sel[idx] = SL->Sel[idx + 1];
		idx++;
	}
	SL->count--;


}

顺序表的随机插入

这里插入我们要注意顺序表的空间是连续的,存储数据也是连续的,不可以跳过一两个空间存储数据
只能紧挨这其他数据
在这里插入图片描述

/随机插入
void SLInsert(SeList* SL,int pos, SLDatatype elemest)
{
	assert(SL && pos >= 0 && pos <= SL->count);
	//判断容量是否正常
	capacityadd(SL);
	//往后移
	int i = SL->count - 1;
	while (i >= pos)
	{
		SL->Sel[i + 1] = SL->Sel[i];
	}
	SL->Sel[pos] = elemest;
	SL->count++;
	
}

顺序表的随机删除

和上面的思路是一样的

//随机删除
void SLErase(SeList* SL, int pos, SLDatatype elemest)
{
	assert(SL && pos >= 0 && pos < SL->count);
	//覆盖
	int i = pos;
	while (i < SL->count - 1)
	{
		SL->Sel[i] = SL->Sel[i + 1];
		i++;
	}
	SL->count--;

}

顺序表的查找

//查找
int SLFind(SeList* SL, SLDatatype elemest)
{
	assert(SL);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < SL->count; i++)
	{
		if (SL->Sel[i] == elemest)
		{
			return i;
		}
	}
	return -1;
}

顺序表的菜单操作

void menu()
{
	printf("****************************\n");
	printf("**** 0.exit   1.pushback ***\n");
	printf("**** 2.pushfront 3.popback**\n");
	printf("**** 4.popfront 5.inser **\n");
	printf("**** 6.ereat   7.print    **\n");
	printf("****        8.find        **\n");
	printf("***************************/\n");

}
int main()
{
	/*Test();*/
	int input = 0;
	printf("是否开始:1/0:");
	scanf("%d", &input);
	SeList S1;
	SLinit(&S1);
	do
	{
		menu();
		int select = 0;
		printf("请选择你的决定：>");
		scanf("%d", &select);
		if (select == 0)
		{
			printf("退出程序\n");
			break;


		}
		
		else if (select == 1)
		{
			int elemest = 0;
			printf("请输入你要尾插数据个数和数据:>");
			scanf("%d", &elemest);
			while (elemest)
			{
				int data = 0;
				scanf("%d", &data);
				SLPushBack(&S1, data);
				elemest--;
			}
		}
		else if (select == 2)
		{
			int elemest = 0;
			printf("请输入你要头插数据个数和数据:>");
			scanf("%d", &elemest);
			while (elemest)
			{
				int data = 0;
				scanf("%d", &data);
				
				SLPushFront(&S1, data);
				elemest--;
			}
		}
		else if (select == 3)
		{
			int elemest = 0;
			printf("请输入你要尾部删除数据个数:>");
			scanf("%d", &elemest);
			while (elemest)
			{
				SLPopBack(&S1);
				elemest--;
			}
		}
		else if (select == 4)
		{
			int elemest = 0;
			printf("请输入你要头部删除数据个数:>");
			scanf("%d", &elemest);
			while (elemest)
			{
				SLPopFront(&S1);
				elemest--;
			}
		}
		else if (select == 5)
		{
			int position = 0;
			int elemest = 0;
			printf("请输入你要插入的位置和数据:>");
			scanf("%d %d", &position, &elemest);
		    SLInsert(&S1, position, elemest);
		}
		else if (select == 6)
		{
			int position = 0;
			printf("请输入你要删除的位置:>");
			scanf("%d", &position);
			SLErase(&S1, position);
			continue;
		
		}
		else if (select == 7)
		{
			SLPrint(&S1);
		}
		else if (select == 8)
		{
			int position = 0;
			printf("请输入你要查找的数据:>");
			scanf("%d", &position);
			int a = SLFind(&S1, position);
			if (a == -1)
			{
				printf("找不到\n");
			}
			else 
			{
				printf("下标为%d\n", a);
			}
			continue;
		}
		else
		{
			printf("输入有误,请重新输入\n");
		}
	} while (input);
	SLDesstroy(&S1);

	

	return 0;
}

总结

这里主要介绍了顺序表,有不懂的小可爱可以私聊我

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