前言:今天我们开始介绍数据结构有关内容,那么数据结构是什么呢?
数据结构是计算机存储、组织数据的方式。在工作中,我们通常会直接使用已经封装好的集合API(应用程序编程接口),这样可以更高效地完成任务。但是作为一名程序员,掌握数据结构是非常重要的,因为它可以帮助我们更好地理解和设计算法,从而提高程序的效率和可靠性。
一.🐶常见数据结构分类:
二.顺序表概述:
(一):何为顺序表?
本篇将介绍线性数据结构中的顺序表专题(Sequence List),其本质就是数组。
一句话总结顺序表:顺序表就是经过封装后提供了许多现成方法的一种数据结构,其底层是数组。
那已经有了数组,为什么还需要顺序表呢?
当我们需要对数组中的某些数据进行处理(包括增删查改等),此时我们需要找到数组中有元素个数,再通过循环或其他方式插入,删除数据。这样以来就十分麻烦,而顺序表就方便解决了这些问题。
此外,顺序表是线性表的一种。
顺序表的特性:物理结构是连续的,逻辑结构一定是连续的 。
(物理结构:数据在内存上是连续存储的,是硬件层面上的;逻辑结构:数据按某种逻辑排序,有迹可循,是抽象意义上的)
(二)顺序表的分类:
试想我们如何写一个顺序表,我们知道顺序表本质是数组,那么对于数组我们有定长数组和动态内存开辟数组:
int arr[10]={0}:定长的数组
int* arr:动态内存开辟的数组,确定大小之后再去动态申请
那么对于顺序表也应该分为两种情况,分为静态顺序表和动态顺序表:
//静态顺序表定义:
struct Seqlist
{
int arr[100];//定长的数组
int size;//顺序表当前有效的数据个数
};
//动态顺序表:
struct SeqList
{
int* arr;
int size;//有效数据个数
int capacity;//空间大小
};
那么哪一种方式更好呢?不难理解当然是动态顺序表更胜一筹,对于 静态顺序表,其中的数组是定长的,数组大小给小了,空间不够用;数组给大了,空间又浪费了。极不方便,而动态顺序表由于可以动态增容,因而我们选择这种实现方式。
三.顺序表的实现
接下来我们将就如何实现一个顺序表具体讲解,作为一个项目而言,代码量是庞大的,所以我们要创建多个文件,方便我们流畅地实现一个结构清晰的代码,我们需要创建三个文件:
test.c:主文件,也是测试文件;
Seqlist.c:顺序表主体,具体功能实现;
Seqlist.h:顺序表头文件,声明顺序表的结构,方法等。
1.Seqlist.h
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
//我们选择动态顺序表
//存储的数据我们不能仅仅是int,还需要其他类型
typedef int SLDataType;
//当对应数据类型改变时,我们只需改变int,换成所需数据类型即可
//typedef struct Seqlist SL;
typedef struct Seqlist
{
SLDataType* arr;
int size;//有效数据个数
int capacity;//空间大小
}SL;
//顺序表的初始化
void SLInit(SL* ps);
//容量检查
void SLCheckCapacity(SL* ps);
//头部插入删除/尾部插入删除
//尾插/头插
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x);
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);
//尾删/头删
void SLPopBack(SL* ps);
void SLPopFront(SL* ps);
//顺序表的销毁
void SLDestroy(SL* ps);
//打印调试
void SLPrint(SL s);
在Seqlist.h中包含着顺序表的结构以及顺序表中需要实现的函数的声明。
在实现顺序表的声明中我们的思路如下:1.选择合适的顺序表结构——动态顺序表;2.使用typedef拓展数据变量以及简化顺序表名称;3.依次声明实现不同功能的各部分函数。
2.Seqlist.c
#include"Seqlist.h"
void SLInit(SL* ps)
{
ps->arr = NULL;
ps->size = ps->capacity = 0;
}
void SLCheckCapacity(SL* ps)
{
//插入之前先看空间够不够
if (ps->capacity == ps->size)
{
//申请空间
//malloc calloc realloc int arr[100] --->增容:realloc
//第一个问题:要申请多大的空间/一次增容多大? 答案:一般两倍增容
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newcapacity * sizeof(int));
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail!");
exit(1);//直接退出,程序不再继续执行
}
//空间申请成功
ps->arr = tmp;
ps->capacity = newcapacity;
}
}
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{
assert(ps);
SLCheckCapacity(ps);
/*ps->arr[ps->size] = x;
++ps->size;*/
ps->arr[ps->size++] = x;
}
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{
assert(ps);
SLCheckCapacity(ps);
for (int i = ps->size;i > 0;i--)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];//arr[1]=arr[0]
}
ps->arr[0] = x;
ps->size++;
}
void SLPopBack(SL* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->size);
--ps->size;
}
void SLPopFront(SL* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->size);
for (int i = 0;i <ps->size-1 ;i++)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];//arr[size-2]=arr[size-1]
}
--ps->size;
}
void SLDestroy(SL* ps)
{
if (ps->arr)
{
free(ps->arr);
}
ps->arr = NULL;
ps->size = ps->capacity = 0;
}
void SLPrint(SL s)
{
for (int i = 0;i <s.size;i++)
{
printf("%d ", s.arr[i]);
}
printf("\n");
}
在Seqlist.c 中主要是具体实现Seqlist.h中声明的各函数,顺序最好按声明的顺序来,方便查找。
切记还要包含头文件"Seqlist,h”。
3.test.c
#include"Seqlist.h"
void SLTest01()
{
SL sl;
//SLInit(sl);
//形参是实参的一份临时拷贝,都没有初始化,拷贝不过去
SLInit(&sl);//传址
//增删查找
//尾插
SLPushBack(&sl, 1);
SLPushBack(&sl, 2);
SLPrint(sl);
//头插
SLPushBack(&sl, 3);
SLPushBack(&sl, 4);
SLPrint(sl);
SLPushFront(&sl, 5);
SLPushFront(&sl, 6);
SLPrint(sl);
//头删
SLPopFront(&sl);
SLPopFront(&sl);
SLPrint(sl);
//尾删
SLPopBack(&sl);
SLPopBack(&sl);
SLPrint(sl);
SLDestroy(&sl);//销毁
}
int main()
{
SLTest01();
return 0;
}
在test.c中主要是测试功能,检查顺序表是否能正常使用。
输出结果如下:
如图我们所实现的顺序表按照预期实现了对数据的增删查改。
以上就是对数据结构中顺序表的概述以及基本实现方式,看一万遍不如手写一遍,其中有许多易错点和细节需要注意,大家最好是理解了后自己手写一遍,加深记忆,望屏幕前的你能有所收获!