数据结构之顺序表详解：从原理到C语言实现

news2024/11/24 2:25:03

引言

在上一篇文章中我们讲到了时间复杂度与空间复杂度，今天我们接着讲数据结构中的内容。

数据的存储和组织方式决定了程序的效率。而顺序表，也就是大家熟悉的数组，正是我们编程中的“起步工具”。它简单易懂，却能帮你解决许多实际问题。那么什么是顺序表呢？

1. 什么是顺序表？

顺序表，简单来说就是你常见的数组（Array）。它是一种线性表，指的是数据按照顺序排列、依次存储在连续的内存空间中。你可以把顺序表想象成一排紧密排列的座位，每个座位上都可以放一个数据，每个座位都有自己的编号（索引），你可以通过这个编号快速找到想要的座位上的数据。

虽然顺序表看似简单，但理解它的运作原理以及如何高效使用它，将为你后续学习更复杂的数据结构打下坚实的基础。

在这篇文章中，我将带你深入探讨顺序表的基础知识、实现方式、常见操作以及优缺点，并结合C语言代码一步步展示如何操作和应用顺序表。无论你是刚开始编程，还是想巩固基础，这篇文章都将帮助你更好地掌握这一重要的概念。废话不多说，我们开始今天的学习之旅吧~~~

2. 顺序表的特点

顺序表的几个显著特点包括存储连续性、随机访问、固定大小和插入删除的代价较高。这些特点直接影响了我们在不同场景下选择使用顺序表的决策。具体如何，我们接着看。

3. 顺序表的基本操作

顺序表的基本操作包括：插入、删除、查找和更新。下面我将逐一介绍这些操作，并对每段代码进行详细的解释。

1）. 插入元素

在顺序表中插入元素时，我们需要注意插入的位置。如果是在表的末尾，操作相对简单；如果是在中间，可能需要移动后面的元素。以下是插入元素的代码实现：

#include <stdio.h>

void insert(int arr[], int *size, int pos, int value) {
    // 向后移动元素
    for (int i = *size; i > pos; i--) {
        arr[i] = arr[i - 1]; // 将元素逐一向后移动
    }
    // 插入新值
    arr[pos] = value; // 在指定位置插入新值
    (*size)++; // 增加顺序表的大小
}

void insert(int arr[], int *size, int pos, int value)：定义了一个函数，接受数组arr、当前大小size的指针、插入位置pos和要插入的值value。
for (int i = *size; i > pos; i--)：从顺序表的最后一个元素开始，向前遍历到插入位置。*size代表当前顺序表的大小。
arr[i] = arr[i - 1]：将当前位置的元素向后移动一个位置，以腾出插入的空间。
arr[pos] = value：在指定位置插入新值。
(*size)++：插入元素后，顺序表的大小增加1。

2）. 删除元素

删除元素时，同样需要将删除位置之后的元素向前移动，以保持顺序表的连续性。以下是删除元素的代码实现：

void delete(int arr[], int *size, int pos) {
    // 向前移动元素
    for (int i = pos; i < *size - 1; i++) {
        arr[i] = arr[i + 1]; // 将后面的元素向前移动
    }
    (*size)--; // 减少顺序表的大小
}

void delete(int arr[], int *size, int pos)：定义了一个函数，接受数组arr、当前大小size的指针和要删除的元素位置pos。
for (int i = pos; i < *size - 1; i++)：从删除位置开始，遍历到倒数第二个元素（因为最后一个元素需要被覆盖）。
arr[i] = arr[i + 1]：将当前位置的元素替换为下一个位置的元素，从而“覆盖”要删除的元素。
(*size)--：删除元素后，顺序表的大小减少1。

3）. 查找元素

查找顺序表中的元素可以通过索引直接访问。以下是查找元素的代码实现：

int get(int arr[], int size, int pos) {
    if (pos >= 0 && pos < size) {
        return arr[pos]; // 返回指定位置的值
    }
    return -1; // 返回-1表示索引无效
}

int get(int arr[], int size, int pos)：定义了一个函数，接受数组arr、当前大小size和要查找的元素位置pos。
if (pos >= 0 && pos < size)：检查索引pos是否有效，确保在合法范围内。
return arr[pos]：如果索引有效，返回对应位置的值。
return -1：如果索引无效，返回-1作为错误指示。

4）. 更新元素

更新顺序表中的元素只需通过索引找到目标元素并进行赋值。以下是更新元素的代码实现：

void update(int arr[], int size, int pos, int value) {
    if (pos >= 0 && pos < size) {
        arr[pos] = value; // 更新指定位置的值
    }
}

void update(int arr[], int size, int pos, int value)：定义了一个函数，接受数组arr、当前大小size、要更新的元素位置pos和新值value。
if (pos >= 0 && pos < size)：检查索引是否有效。
arr[pos] = value：如果有效，将指定位置的值更新为新值。