学习c语言：顺序表

news2024/10/6 4:06:21

一、顺序表的概念和结构

1.1 线性表

线性表（ linearlist ）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，常⻅的线性表：顺序表、链表、栈、队列、字符串...
线性表在逻辑上是线性结构，也就说是连续的⼀条直线。但是在物理结构上并不⼀定是连续的，
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。
案例：蔬菜分为绿叶类、⽠类、菌菇类。线性表指的是具有部分相同特性的⼀类数据结构的集合

 二、顺序表分类

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

顺序表分类
◦ 静态顺序表
概念：使⽤定⻓数组存储元素

typedef int SLDataType
#define N 7
typedef struct SeqList{
    SLDataType   a[N];    //定长数组
    int size;            //有效数据个数
}

 静态顺序表缺陷：空间给少了不够⽤，给多了造成空间浪费

◦ 动态顺序表（可增容）

typedef struct SeqList{
    SLDataType* a;
    int size;       //有效数据个数
    int capacity;   //空间容量
}

 三、动态顺序表的实现

//SeqList.h
#define INIT_CAPACITY 4
typedef int SLDataType;
// 动态顺序表 -- 按需申请
typedef struct SeqList
{
SLDataType* a;
int size; // 有效数据个数
int capacity; // 空间容量
}SL;
//初始化和销毁
void SLInit(SL* ps);
void SLDestroy(SL* ps);
void SLPrint(SL* ps);
//扩容
void SLCheckCapacity(SL* ps);
//头部插⼊删除 / 尾部插⼊删除
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x);
void SLPopBack(SL* ps);
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);
void SLPopFront(SL* ps);
//指定位置之前插⼊/删除数据
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x);
void SLErase(SL* ps, int pos);
int SLFind(SL* ps, SLDataType x);

//SeqList.c
#include"SeqList.h"
//初始化和销毁
void SLInit(SL* ps) {
	ps->arr = NULL; //不是int 而是Info类型 
	ps->size = ps->capacity = 0;
}

void SLCheckCapacity(SL* ps) {
	if (ps->size == ps->capacity) {
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDataType));
		if (tmp == NULL) {
			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 (ps == NULL) {
	//	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--) //i = 1
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1]; //ps->arr[1] = ps->arr[0]
	}
	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->arr[ps->size - 1] = -1;
	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+1] = ps->arr[pos]
	}
	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->arr[i-2] = 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 (ps->arr[i] == x) {
//			return i;
//		}
//	}
//	return -1;
//}

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

	if (ps->arr) {
		free(ps->arr);
	}
	ps->arr = NULL;
	ps->size = ps->capacity = 0;
}

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

//Contach.h
#pragma once
#define NAME_MAX 100
#define GENDER_MAX 10
#define TEL_MAX   12
#define ADDR_MAX  100

//通讯录数据类型
typedef struct personInfo {
	char name[NAME_MAX];
	int age;
	char gender[GENDER_MAX];
	char tel[TEL_MAX];
	char addr[ADDR_MAX];
}Info;
//使用顺序表的前置声明
struct SeqList;
typedef struct SeqList Contact;

//通讯录的初始化和销毁
void ContactInit(Contact* pcon);//实际初始化的还是顺序表
void ContactDesTroy(Contact* pcon);

//增加、删除、修改、查找、查看通讯录
void ContactAdd(Contact* pcon);
void ContactDel(Contact* pcon);
void ContactModify(Contact* pcon);
void ContactFind(Contact* pcon);
void ContactShow(Contact* pcon);

//Contact.c
#include "Contact.h"
#include "SeqList.h"
void ContactInit(Contact* pcon) {
	SLInit(pcon);
}
void ContactDesTroy(Contact* pcon) {
	SLDestroy(pcon);
}
//增加 删除  修改、查找、查看通讯录
void ContactAdd(Contact* pcon) {
	Info info;
	printf("请输入联系人的姓名:\n");
	scanf("%s", info.name);
	printf("请输入联系人的年龄:\n");
	scanf("%d", &info.age);
	printf("请输入联系人的性别:\n");
	scanf("%s", info.gender);
	printf("请输入联系人的电话:\n");
	scanf("%s", info.tel);
	printf("请输入联系人的住址:\n");
	scanf("%s", info.addr);

	//保存数据到通讯录
	SLPushBack(pcon, info);
}
int FindByName(Contact* pcon, char name[]) {
	for (int i = 0; i < pcon->size; i++) {
		if (strcmp(pcon->arr[i].name, name) == 0) {
			return i;
		}
	}
	return -1;
}
void ContactDel(Contact* pcon) {
	printf("请输入你要删除的联系人姓名:\n");
	char name[NAME_MAX];
	scanf("%s", name);

	int findIndex = FindByName(pcon, name);
	if (findIndex < 0) {
		printf("要删除的联系人不存在!\n");
		return;
	}
	SLErase(pcon, findIndex);
	printf("删除联系人成功!\n");
}
void ContactModify(Contact* pcon) {
	printf("请输入你要修改的联系人姓名:\n");
	char name[NAME_MAX];
	scanf("%s", name);

	int findIndex = FindByName(pcon, name);
	if (findIndex < 0) {
		printf("要修改的联系人不存在!\n");
		return;
	}
	printf("请输入联系人的姓名:\n");
	scanf("%s", pcon->arr[findIndex].name);
	printf("请输入联系人的年龄:\n");
	scanf("%d", &pcon->arr[findIndex].age);
	printf("请输入联系人的性别:\n");
	scanf("%s", pcon->arr[findIndex].gender);
	printf("请输入联系人的电话:\n");
	scanf("%s", pcon->arr[findIndex].tel);
	printf("请输入联系人的住址:\n");
	scanf("%s", pcon->arr[findIndex].addr);
	printf("联系人修改成功!\n");
}
void ContactShow(Contact* pcon) {
	printf("%s %s %s %s %s \n", "姓名", "性别", "年龄", "电话", "住址");
	for (int i = 0; i < pcon->size; i++) {
		printf("%s %s %d %s %s\n",
			pcon->arr[i].name,
			pcon->arr[i].gender,
			pcon->arr[i].age,
			pcon->arr[i].tel,
			pcon->arr[i].addr
		);
	}
}
void ContactFind(Contact* pcon) {
	printf("请输入你要查找的联系人姓名:\n");
	char name[NAME_MAX];
	scanf("%s", name);

	int findIndex = FindByName(pcon, name);
	if (findIndex < 0) {
		printf("要查找的联系人不存在!\n");
		return;
	}
	printf("%s %s %s %s %s \n", "姓名", "性别", "年龄", "电话", "住址");
		for (int i = 0; i < pcon->size; i++) {
			printf("%s %s %d %s %s\n",
				pcon->arr[i].name,
				pcon->arr[i].gender,
				pcon->arr[i].age,
				pcon->arr[i].tel,
				pcon->arr[i].addr
			);
		}
}

//test.c
#include "SeqList.h"
void menu() {
	printf("************  通讯录*******************\n");
	printf("******1.添加联系人  2.删除联系人*******\n");
	printf("******3.修改联系人  4.查找联系人*******\n");
	printf("******5.查看通讯录  0.退出通讯录*******\n");
	printf("**************************************\n");
}
int main() {
	int op = -1;
	Contact con;
	ContactInit(&con);
	do {
		menu();
		printf("请选择你的操作:\n");
		scanf("%d", &op);
		switch (op) {
		case 1:
			ContactAdd(&con);
			break;
		case 2:
			ContactDel(&con);
			break;
		case 3:
			ContactModify(&con);
			break;
		case 4:
			ContactFind(&con);
			break;
		case 5:
			ContactShow(&con);
			break;
		case 0:
			printf("退出通讯录中.....\n");
		default:
			break;
		}
	} while (op);
	ContactDesTroy(&con);
	return 0;
}

四、顺序表经典算法题

经典算法OJ题1：移除元素    27. 移除元素 - 力扣（LeetCode）icon-default.png?t=N7T8https://leetcode.cn/problems/remove-element/

 定义一个数组，确定两个整型变量，遍历整个数组，如果该数字等于val就看下一个数字，如果不等于就进入另一个数组中，src++ 看下一个数字   dst++找到该数组的下一个下标。

int removeElement(int* nums, int numsSize, int val) {
    int dst=0,src=0;
    while(src<numsSize){
    if(nums[src]==val){
    src++;
}
    else{
    nums[dst]=nums[src];
    src++;
    dst++;
}
}
    return dst
}

经典算法OJ题2：合并两个有序数组   . - 力扣（LeetCode）. - 备战技术面试？力扣提供海量技术面试资源，帮助你高效提升编程技能,轻松拿下世界 IT 名企 Dream Offer。icon-default.png?t=N7T8https://leetcode.cn/problems/merge-sorted-array/

 遍历两个数组，从后向前遍历，将大的插入到数组尾部，再--，&&前面加则全为假，判断一下l2是否大于等于0，再将剩余数据导入数组中。

void merge(int* nums1, int nums1Size, int m, int* nums2, int nums2Size, int n) {
    int l1=m-1;
    int l2=n-1;
    int l3=m+n-1;
    while(l1>=0 &&l2>=0){
    if(nums1[l1]>nums2[l2]){
    nums1[l3]=nums1[l1];
    l3--;
    l1--;
}
    else{
    nums1[l3]=nums1[l2];
    l3--;
    l2--;
}
}
    while(l2>=0){
    nums1[l3--]=nums1[l2--];
}
}

 五、顺序表的问题及思考

1.中间/头部的插⼊删除，时间复杂度为O(N)
 2.增容需要申请新空间，拷⻉数据，释放旧空间。会有不⼩的消耗。
3.增容⼀般是呈2倍的增⻓，势必会有⼀定的空间浪费。例如当前容量为100，满了以后增容到
200，我们再继续插⼊了5个数据，后⾯没有数据插⼊了，那么就浪费了95个数据空间。
思考：如何解决以上问题呢？

可以使用链表来实现顺序表即可解决这个问题，下集继续，请听下回将解！！！

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