1.顺序表的概念及结构
1.1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。
2.顺序表的分类
-
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,实现了常用的的增删改查等接口 -
顺序表的分类
-
- 静态顺序表
概念:使用定长数组储存元素
- 静态顺序表
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
- 动态顺序表
优先使用动态顺序表,因为其更加灵活。
3.动态顺序表的实现
3.1文件的选取
- 头文件.h
定义顺序表的定义、声明顺序表的方法- 源文件.c
实现顺序表的方法- 测试文件.c
检测代码是否能够按照预期运行
3.2动态顺序表的定义:
//定义顺序表的结构
typedef int SLDataType;
//动态顺序表
typedef struct SeqList
{
SLDataType* arr;
int size;//有效数据个数
int capacity;//空间大小
}SL;
3.2顺序表的打印:
//顺序表的打印
void SLPrint(SL ps)
{
//遍历顺序表
for (int i = 0; i < ps.size; i++)
{
printf("%d ", ps.arr[i]);
}
printf("\n");
}
3.3顺序表的查找
//顺序表的查找
int SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{
//遍历顺序表
assert(ps);
for (int i = 0; i < ps->size; i++)
{
if (ps->arr[i] == x)
{
//找到后,就返回下标
return i;
}
}
//遍历一遍,没有找到,就返回-1;(数组下标不能为负数)
return -1;
}
3.4申请空间
//申请空间
void SLCheckCapacity(SL* ps)
{
//再插入数据前,先看空间够不够
if (ps->capacity == ps->size)
{
//申请空间
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDataType));//要申请多大的空间
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail!");
exit(1);//直接退出程序
}
//走到这,证明申请空间成功
ps->arr = tmp;
ps->capacity = newCapacity;
}
}
解释:
- capacity = size的时候,证明顺序表的空间与有效数据一样了,已经空间塞满,再插入数据就插不进去了。
- int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
1)假如顺序表空间为零,就直接赋值为4个空间大小。
2)假如顺序表空间不为零,就以顺序表的空间大小的2倍申请空间。
3.4顺序表的初始化
//顺序表初始化
void SLInit(SL* ps)
{
ps->arr = NULL;
ps->capacity = ps->size = 0;
}
理解:
- 顺序表的底层是数组,arr代表的是数组首元素的地址,先置换为空。
- 再让顺序表的空间大小(capacity)置为0,也让有效数据(size)置为空。
3.5顺序表的尾部插入
//尾部插入
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{
assert(ps);//等价于assert(ps != NULL)
//再插入数据前,先看空间够不够
if (ps->capacity == ps->size)
{
//申请空间
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDataType));//要申请多大的空间
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail!");
exit(1);//直接退出程序
}
//走到这,证明申请空间成功
ps->arr = tmp;
ps->capacity = newCapacity;
}
//进行尾插
ps->arr[ps->size++] = x;
}
解释:
- 问题:一次要申请多大的空间?
增容通常来讲是成倍数的增加,一般是2或3倍。 实际上是数学推理出来的。假若频繁的增容,则会造成程学的运行效率大大的降低。
画图分析:
3.7顺序表的头部插入
//头部插入
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{
assert(ps);
SLCheckCapacity(ps);
//先让顺序表中已有的数据整体往后移动一位
for (int i = ps->size; i > 0; i--)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
}
//头部插入
ps->arr[0] = x;
//有效数据也得自增一位
ps->size++;
}
画图分析:
3.7顺序表的尾部删除
//尾部删除
void SLPopBack(SL* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->size);//有效数据不为空
//直接使有效数据减少
--ps->size;
}
画图分析:
3.8顺序表的头部删除
//头部删除
void SLPopFront(SL* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->size);
//数据整体往前移动一位
for (int i = 0; i < ps->size - 1; i++)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];//arr[size-2] = arr[size-1]
}
//有效数据自减1
ps->size--;
}
画图分析:
3.9在指定位置之前插入数据
//在指定位置之前插入数据
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{
assert(ps);
//pos的范围要在顺序表的size范围之内
assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);
//在插入数据前,看看顺序表的空间够不够
SLCheckCapacity(ps);
//让pos及之后的数据整体往后移动一位
for (int i = ps->size; i > pos; i--)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];//
}
//空出pos位置,插入数据
ps->arr[pos] = x;
//有效数据自增1
ps->size++;
}
画图分析:
3.10在指定为位置删除数据
//在指定为位置删除数据
void SLErase(SL* ps, int pos)
{
assert(ps);
assert(pos >= 0 && pos < ps->size);
//遍历顺序表,让pos之后的数据整体往前移动一位
for (int i = pos; i < ps->size - 1; i++)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
}
//有效数据自减1
ps->size--;
}
画图分析:
3.11顺序表的销毁
//顺序表的销毁
void SLDestroy(SL* ps)
{
if (ps->arr)//等价于if(ps->arr != NULL)
{
free(ps->arr);
}
ps->arr = NULL;
ps->capacity = ps->size = 0;
}
4.整体代码展示
SqeList.h
#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
//定义顺序表的结构
typedef int SLDataType;
//动态顺序表
typedef struct SeqList
{
SLDataType* arr;
int size;//有效数据个数
int capacity;//空间大小
}SL;
//顺序表的打印
void SLPrint(SL ps);
//顺序表的查找
int SLFind(SL* ps, SLDataType x);
//顺序表初始化
void SLInit(SL* ps);
//尾部插入
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x);
//头部插入
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);
//尾部删除
void SLPopBack(SL* ps);
//头部删除
void SLPopFront(SL* ps);
//在指定位置之前插入数据
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x);
//在指定为位置删除数据
void SLErase(SL* ps, int pos);
//顺序表的销毁
void SLDestroy(SL* ps);
SqeList.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "SeqList.h"
//顺序表的打印
void SLPrint(SL ps)
{
//遍历顺序表
for (int i = 0; i < ps.size; i++)
{
printf("%d ", ps.arr[i]);
}
printf("\n");
}
//申请空间
void SLCheckCapacity(SL* ps)
{
//再插入数据前,先看空间够不够
if (ps->capacity == ps->size)
{
//申请空间
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDataType));//要申请多大的空间
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail!");
exit(1);//直接退出程序
}
//走到这,证明申请空间成功
ps->arr = tmp;
ps->capacity = newCapacity;
}
}
//顺序表的查找
int SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{
//遍历顺序表
assert(ps);
for (int i = 0; i < ps->size; i++)
{
if (ps->arr[i] == x)
{
//找到后,就返回下标
return i;
}
}
//遍历一遍,没有找到,就返回-1;(数组下标不能为负数)
return -1;
}
//顺序表初始化
void SLInit(SL* ps)
{
ps->arr = NULL;
ps->capacity = ps->size = 0;
}
//尾部插入
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{
assert(ps);//等价于assert(ps != NULL)
//再插入数据前,先看空间够不够
if (ps->capacity == ps->size)
{
//申请空间
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDataType));//要申请多大的空间
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail!");
exit(1);//直接退出程序
}
//走到这,证明申请空间成功
ps->arr = tmp;
ps->capacity = newCapacity;
}
//进行尾插
ps->arr[ps->size++] = x;
}
//头部插入
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{
assert(ps);
SLCheckCapacity(ps);
//先让顺序表中已有的数据整体往后移动一位
for (int i = ps->size; i > 0; i--)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
}
//头部插入
ps->arr[0] = x;
//有效数据也得自增一位
ps->size++;
}
//尾部删除
void SLPopBack(SL* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->size);//有效数据不为空
//直接使有效数据减少
--ps->size;
}
//头部删除
void SLPopFront(SL* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->size);
//数据整体往前移动一位
for (int i = 0; i < ps->size - 1; i++)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];//arr[size-2] = arr[size-1]
}
//有效数据自减1
ps->size--;
}
//在指定位置之前插入数据
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{
assert(ps);
//pos的范围要在顺序表的size范围之内
assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);
//在插入数据前,看看顺序表的空间够不够
SLCheckCapacity(ps);
//让pos及之后的数据整体往后移动一位
for (int i = ps->size; i > pos; i--)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];//
}
//空出pos位置,插入数据
ps->arr[pos] = x;
//有效数据自增1
ps->size++;
}
//在指定为位置删除数据
void SLErase(SL* ps, int pos)
{
assert(ps);
assert(pos >= 0 && pos < ps->size);
//遍历顺序表,让pos之后的数据整体往前移动一位
for (int i = pos; i < ps->size - 1; i++)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
}
//有效数据自减1
ps->size--;
}
//顺序表的销毁
void SLDestroy(SL* ps)
{
if (ps->arr)//等价于if(ps->arr != NULL)
{
free(ps->arr);
}
ps->arr = NULL;
ps->capacity = ps->size = 0;
}
test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "SeqList.h"
void SLTest()
{
SL sl;
//顺序表初始化
SLInit(&sl);
//尾部插入
SLPushBack(&sl, 1);
SLPushBack(&sl, 2);
SLPushBack(&sl, 3);
SLPushBack(&sl, 4);
//顺序表的打印
SLPrint(sl);
SLPushFront(&sl, 1);
SLPushFront(&sl, 2);
SLPushFront(&sl, 3);
SLPushFront(&sl, 4);
SLPrint(sl);
//尾部删除
SLPopBack(&sl);
SLPrint(sl);
//头部删除
SLPopFront(&sl);
SLPrint(sl);
//顺序表的查找
int ret = SLFind(&sl, 4);
if (ret < 0)
{
printf("找不到!\n");
}
else
{
printf("找到了!\n");
}
//在指定位置之前插入数据
int ret = SLFind(&sl, 1);
SLInsert(&sl, ret, 5);
SLPrint(sl);
//在指定为位置删除数据
int ret = SLFind(&sl, 2);
SLErase(&sl, ret);
SLPrint(sl);
//顺序表的销毁
SLDestroy(&sl);
}
int main()
{
SLTest();
return 0;
}