数据结构--顺序表（图文）

news2024/11/22 13:56:02

顺序表的概念和特点

顺序表是一种线性数据结构，它由一组数据元素构成，这些元素具有相同的特性，并按照一定的顺序排列。在顺序表中，数据元素通常存储在连续的内存空间中，这使得通过索引可以直接访问到表中的任意元素。

顺序表的特点如下：

  1. 连续的存储空间：顺序表中的元素在内存中占据一段连续的空间，这使得访问任何一个元素的时间复杂度都为O(1)，即访问速度快。

  2. 动态性：顺序表可以是静态的，也可以是动态的。静态顺序表一旦初始化后，其空间大小就不能更改；而动态顺序表则可以根据需要动态地调整空间大小，即在空间不足时可以自动扩容，空间过多时可以缩容。

  3. 随机访问：由于元素存储是连续的，顺序表支持随机访问，即可以直接通过索引来访问元素，这一点与链表不同，链表需要遍历才能访问到指定位置的元素。

  4. 插入和删除操作：顺序表的插入和删除操作可能需要移动大量的元素，尤其是在插入或删除中间的元素时，时间复杂度为O(N)，其中N是表中元素的数量。因此，顺序表在执行插入和删除操作时效率较低，这是它的一个缺点。

  5. 内存预分配与动态调整：在动态顺序表中，内存可以根据需要预先分配或动态调整。预分配指的是在创建顺序表时指定一个初始大小，后续根据实际情况可能进行扩容；动态调整则是在运行时根据需要增大或减小内存空间。

顺序表的实现

对比静态顺序表，动态顺序表更有优势，同样在项目中，动态顺序表的应用远远大于静态顺序表，下面我们就来实现动态顺序表。
首先创建三个文件：

  • SeqList.h —— 用于声明函数的头文件
  • SeqList.c —— 顺序表主要函数的实现
  • test.c——测试顺序表。

创建顺序表

typedef int SLDataType;//方便后续使用更改类型
typedef struct SeqList
{
	SLDataType* arr;//数组指针
	int size;//记录当前有效的数组大小
	int capacity;//记录当前总空间大小
}SL;

对顺序表初始化

void InitSeqList(SL* ps)//初始化顺序表
{
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->size = 0;
}

顺序表的销毁

void SLDestroy(SL* ps)//销毁顺序表
{
	free(ps->arr);
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->size = 0;
}

打印顺序表

void SLPrint(const SL* ps)//打印顺序表的数据
{
	assert(ps);
	assert(ps->size);
	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		printf("%d", ps->arr[i]);
	}
}

在给数据表增加数据前，我们先封装一个函数，用来判断顺序表是否已满，如果满则需要开辟新空间。

判断扩容

void SLCheckCapacity(SL* ps)//判断是否需要增容
{
	assert(ps);
	if (ps->capacity == ps->size)//数组已满
	{
		int newcapacity = (ps->capacity == 0) ? 4 : 2 * ps->capacity;//如果空间为0则开辟4个空间，否则开辟原空间二倍
		SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newcapacity*sizeof(SLDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc");
			exit(1);
		}
		ps->arr = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}

}

头插

在这里插入图片描述

void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)//在顺序表的头部插入数据
{
	assert(ps);
	SLCheckCapacity(ps);//判断是否需要扩容，如需要则扩容
	for (int i = ps->size; i > 0; i--)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
	}
	ps->arr[0] = x;
	ps->size++;
}

尾插

void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)//在顺序表的末尾插入数据
{
	assert(ps);
	SLCheckCapacity(ps);
	ps->arr[ps->size] = x;
	ps->size++;
}

指定位置插入

在这里插入图片描述

void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)//在指定位置插入数据
{
	assert(ps);
	SLCheckCapacity(ps);
	for (int i = ps->size; i > pos; i--)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
	}
	ps->arr[pos] = x;
	ps->size++;
}

头删

在这里插入图片描述

void SLPopFront(SL* ps)//删除顺序表头部的数据
{
	assert(ps);
	assert(ps->size);
	for (int i = 0; i < ps->size-1; i++)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
	}
	ps->size--;
}

尾删

直接size–就可以了

void SLPopBack(SL* ps)//删除顺序表尾部的数据
{
	assert(ps);
	assert(ps->size);
	ps->size--;
}

删除指定位置

在这里插入图片描述

void SLErase(SL* ps, int pos)//删除指定位置的数据
{
	assert(ps);
	assert(ps->size);
	for (int i = pos; i < ps->size-1; i++)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
	}
	ps->size--;
}

查找数据

直接遍历数组找相等

int SLFind(SL* ps, SLDataType x)//在顺序表中查找数据，返回数组下标，没找到返回-1
{
	assert(ps);
	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		if (ps->arr[i] == x)
		{
			return i;//找到了，返回x在顺序表中的下标
		}
	}
	return -1;//没找到
}

顺序表源码

SeqList.c

#pragma once
#include"SeqList.h"

void InitSeqList(SL* ps)//初始化顺序表
{
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->size = 0;
}

void SLDestroy(SL* ps)//销毁顺序表
{
	free(ps->arr);
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->size = 0;
}
void SLPrint(const SL* ps)//打印顺序表的数据
{
	assert(ps);
	assert(ps->size);
	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		printf("%d", ps->arr[i]);
	}
}

void SLCheckCapacity(SL* ps)//判断是否需要增容
{
	assert(ps);
	if (ps->capacity == ps->size)
	{
		int newcapacity = (ps->capacity == 0) ? 4 : 2 * ps->capacity;
		SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newcapacity*sizeof(SLDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc");
			exit(1);
		}
		ps->arr = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}

}
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)//在顺序表的头部插入数据
{
	assert(ps);
	SLCheckCapacity(ps);
	for (int i = ps->size; i > 0; i--)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
	}
	ps->arr[0] = x;
	ps->size++;
}
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)//在顺序表的末尾插入数据
{
	assert(ps);
	SLCheckCapacity(ps);
	ps->arr[ps->size] = x;
	ps->size++;
}
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)//在指定位置插入数据
{
	assert(ps);
	SLCheckCapacity(ps);
	for (int i = ps->size; i > pos; i--)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
	}
	ps->arr[pos] = x;
	ps->size++;
}
void SLPopFront(SL* ps)//删除顺序表头部的数据
{
	assert(ps);
	assert(ps->size);
	for (int i = 0; i < ps->size-1; i++)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
	}
	ps->size--;
}
void SLPopBack(SL* ps)//删除顺序表尾部的数据
{
	assert(ps);
	assert(ps->size);
	ps->size--;
}
void SLErase(SL* ps, int pos)//删除指定位置的数据
{
	assert(ps);
	assert(ps->size);
	for (int i = pos; i < ps->size-1; i++)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
	}
	ps->size--;
}
int SLFind(SL* ps, SLDataType x)//在顺序表中查找数据，返回数组下标，没找到返回-1
{
	assert(ps);
	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		if (ps->arr[i] == x)
		{
			return i;//找到了，返回x在顺序表中的下标
		}
	}
	return -1;//没找到

}

SeqList.h

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


typedef int SLDataType;//方便后续使用更改类型

typedef struct SeqList
{
	SLDataType* arr;//数组指针
	int size;//记录当前有效的数组大小
	int capacity;//记录当前总空间大小
}SL;


void InitSeqList(SL* ps);//初始化顺序表

void SLDestroy(SL* ps);//销毁顺序表

void SLPrint(const SL* ps);//打印顺序表的数据

void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);//在顺序表的头部插入数据

void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x);//在顺序表的末尾插入数据

void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x);//在指定位置插入数据

void SLPopFront(SL* ps);//删除顺序表头部的数据

void SLPopBack(SL* ps);//删除顺序表尾部的数据

void SLErase(SL* ps, int pos);//删除指定位置的数据

int SLFind(SL* ps, SLDataType x);//在顺序表中查找数据，返回数组下标，没找到返回-1

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