C语言实现顺序表--数据结构

news2024/10/6 10:29:02

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文章目录

  • 一、前言
  • 二、顺序表实现
    • 1、创建结构体
    • 2、初始化
    • 3、销毁
    • 4、检查
    • 5、打印
    • 6、尾插
    • 7、尾删
    • 8、头插
    • 9、头删
    • 10、查找
    • 11、插入
    • 12、删除
    • 13、注意事项
  • 三、总代码
    • SeqList.h
    • SeqList.c
    • Test.c
  • 四、总结

一、前言

顺序表是线性表的一种，它就如同字面意思一般，在内存是按顺序存储的，如果你还不理解，那你想想你一直用的数组，它就是顺序表的原理，在内存中连续存放的，因此地址也是连续的。如图：

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二、顺序表实现

1、创建结构体

虽然顺序表只是单纯的一个数组，但是要知道，我们在使用顺序表时，需要增删查改这些操作，那么对于在内存中连续存贮的顺序表，我们怎样快速找到它呢，我们怎样确定这个顺序表有几个元素呢，那就需要定义一个变量来记录这个顺序表的元素。至于为什么让他们俩连起来弄在结构体里，那当然是因为这样可以避免传一堆参数，没弄好自己就蒙了，命名了一堆的变量名，所以我们让他们放在结构体里，方便一起操作。

当然，因为要实现的顺序表是动态的，也就是会自己扩容，避免空间不够或者空间浪费，所以我们在结构体里还需要弄一个新的变量，那就是记录当前顺序表的大小。当元素个数与顺序表的大小相等时，我们就需要扩容了。

代码：

#define InitCapacity 5

typedef int SLDateType;

typedef struct SeqList
{
	SLDateType* a;
	int size;
	int capacity;
}SL;

2、初始化

创建完这个结构体，我们需要给结构体里的元素初始化，封装成一个函数，在给数组指针初始化时，我们给他一个初始大小，等以后不够再自动扩容。

代码：

void SLInit(SL* pc)
{
	assert(pc);
	pc->a = (SLDateType*)malloc(sizeof(SLDateType) * InitCapacity);
	pc->size = 0;
	pc->capacity = InitCapacity;
}

3、销毁

因为是动态开辟的，所以内存是再堆区的，当我们用完如果不销毁，那么只能等程序结束才会自动销毁，如果没结束不会自动释放，所以当我们用完后需要手动释放。

代码：

void SLDestroy(SL* pc)
{
	assert(pc);
	free(pc->a);
	pc->size = 0;
	pc->capacity = 0;
	pc->a = NULL;
}

4、检查

现在我们来实现刚才一直说的扩容，当顺序表容量满的时候，我们需要扩容，那么怎样检查又怎样扩容呢，请看下面代码实现。

代码：

void SLCheck(SL* pc)
{
	assert(pc);
	if (pc->capacity == pc->size)
	{
		int* str = realloc(pc->a, pc->capacity * sizeof(SLDateType) * 2);
		if (str == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;//返回之后的流程是什么:会打印出开辟失败的一行信息，但接下来的步骤还会进行，比如越界什么的，强行执行后面的操作。
		}
		else
		{
			pc->a = str;
			str = NULL;
		}
		pc->capacity = pc->capacity * 2;
	}
}

注意在扩容时，需要先用一个临时指针操作，否则如果开辟失败，返回一个空指针，空指针的值赋给了原本的指针，那么这个数组的地址就找不到了，那么损失就大了。所以当开辟成功时，再把这个临时指针的值赋给新指针，并把临时指针置空，防止野指针。

5、打印

为了验证等会下面的增删查改，我们先实现一个打印函数，然后等写好功能后来验证。

代码：

void SLPrint(SL* pc)
{
	assert(pc);
	for (int i = 0; i < pc->size; i++)
	{
		printf("%d ", pc->a[i]);
	}
}

6、尾插

首先来实现一下尾插，在尾插时，第一步当然是判断顺序表是否满了，如果，满了我们还插入内容，那就越界访问了。这一步弄完，我们直接插入值就行了，插入到下标为元素个数的位置即可，因为数组下标是从0开始的。最后就是让我们结构体里统计个数的那个变量加一就行了。

代码：

void SLPushBack(SL* pc, SLDateType x)
{
	assert(pc);
	SLCheck(pc);
	pc->a[pc->size] = x;
	pc->size++;
}

7、尾删

尾删特别简单，先判断该顺序表是否有内容，如果有，那么直接让个数减一就ok了，其他不用管，因为打印是根据个数打印的。

代码：

void SLPopBack(SL* pc)
{
	assert(pc);
	assert(pc->size);
	pc->size--;
}

8、头插

头插比较麻烦，说的麻烦是效率麻烦，因为需要逐个遍历，全部都向后移动一位，然后让size+1。实现并不难，因为顺序表整体都是简单的。

代码：

void SLPushFront(SL* pc, SLDateType x)
{
	assert(pc);
	SLCheck(pc);
	for (int end = pc->size - 1; end >= 0; end--)
	{
		pc->a[end + 1] = pc->a[end];
	}
	pc->a[0] = x;
	pc->size++;
}

9、头删

头删和头插一样，都是需要逐个遍历，这个是都向前移动一位，然后让size-1。

代码：

void SLPopFront(SL* pc)
{
	assert(pc);
	assert(pc->size);
	for (int begin = 1; begin <= pc->size - 1; begin++)
	{
		pc->a[begin - 1] = pc->a[begin];
	}
	pc->size--;
}

10、查找

查找也和简单，就是从第一个元素逐个遍历，然后返回找到的位置下标，如果没有找到，就返回-1。

代码：

int SLFind(SL* pc, SLDateType x)
{
	assert(pc);
	assert(pc->size);
	for (int i = 0; i < pc->size; i++)
	{
		if (x == pc->a[i])
		{
			return i;
		}
	}
	return -1;
}

11、插入

实现了头插尾插， 那如果我们想从内部插入呢，其实原理是一样的，让某个地方之后的都向后移动一位，当然这之前需要判断是否满了。最后size+1。

代码：

void SLInsert(SL* pc, int pos, SLDateType x)
{
	assert(pc);
	int end = pc->size - 1;
	if (pos >= 0 && pos <= pc->size)
	{
		SLCheck(pc);
		while (end >= pos)
		{
			pc->a[end + 1] = pc->a[end];
			end--;
		}
		pc->a[pos] = x;
		pc->size++;
	}
}

12、删除

实现了头删和尾删，如果我们想从内部某个位置删除，就需要再写一个代码了，原理也是一样的，先判断有没有元素，然后让从这个位置之后的都向前进一。最后size-1。

代码：

void SLErase(SL* pc, int pos)
{
	assert(pc);
	assert(pc->size);//可有可无
	int begin = pos + 1;
	if (pos >= 0 && pos < pc->size)
	{
		while (begin < pc->size)
		{
			pc->a[begin - 1] = pc->a[begin];
			begin++;
		}
		pc->size--;
	}
}

13、注意事项

  • 我们在进行插入时，挪动元素位置需要先挪后边再挪前边，否则会覆盖原数组的值，移动后所对应的就不是原来的值了。
  • 相同的，在进行删除时，也需要考虑这方面，不过跟插入是相反的，我们需要先挪动前边的，不然会覆盖原数组的值，移动后就不是原来数组的值了。

三、总代码

SeqList.h

SeqList.h

#pragma once

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

#define InitCapacity 5

typedef int SLDateType;

typedef struct SeqList
{
	SLDateType* a;
	int size;
	int capacity;
}SL;

//初始化
void SLInit(SL* pc);

//结束，销毁
void SLDestroy(SL* pc);

//检查是否需要扩容
void SLCheck(SL* pc);

//打印
void SLPrint(SL* pc);

//尾插
void SLPushBack(SL* pc, SLDateType x);

//尾删
void SLPopBack(SL* pc);

//头插
void SLPushFront(SL* pc, SLDateType x);

//头删
void SLPopFront(SL* pc);

//查找
int SLFind(SL* pc, SLDateType x);

//插入(从0开始，也就是按照的是下标而不是个数)
void SLInsert(SL* pc, int pos, SLDateType x);

//删除(从0开始，也就是按照的是下标而不是个数)
void SLErase(SL* pc, int pos);

SeqList.c

SeqList.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include "SeqList.h"

void SLInit(SL* pc)
{
	assert(pc);
	pc->a = (SLDateType*)malloc(sizeof(SLDateType) * InitCapacity);
	pc->size = 0;
	pc->capacity = InitCapacity;
}

void SLDestroy(SL* pc)
{
	assert(pc);
	free(pc->a);
	pc->size = 0;
	pc->capacity = 0;
	pc->a = NULL;
}

void SLCheck(SL* pc)
{
	assert(pc);
	if (pc->capacity == pc->size)
	{
		int* str = realloc(pc->a, pc->capacity * sizeof(SLDateType) * 2);
		if (str == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;//返回之后的流程是什么:会打印出开辟失败的一行信息，但接下来的步骤还会进行，比如越界什么的，强行执行后面的操作。
		}
		else
		{
			pc->a = str;
			str = NULL;
		}
		pc->capacity = pc->capacity * 2;
	}
}

void SLPrint(SL* pc)
{
	assert(pc);
	for (int i = 0; i < pc->size; i++)
	{
		printf("%d ", pc->a[i]);
	}
}

void SLPushBack(SL* pc, SLDateType x)
{
	assert(pc);
	SLCheck(pc);
	pc->a[pc->size] = x;
	pc->size++;
}

void SLPopBack(SL* pc)
{
	assert(pc);
	assert(pc->size);
	pc->size--;
}

void SLPushFront(SL* pc, SLDateType x)
{
	assert(pc);
	SLCheck(pc);
	for (int end = pc->size - 1; end >= 0; end--)
	{
		pc->a[end + 1] = pc->a[end];
	}
	pc->a[0] = x;
	pc->size++;
}

void SLPopFront(SL* pc)
{
	assert(pc);
	assert(pc->size);
	for (int begin = 1; begin <= pc->size - 1; begin++)
	{
		pc->a[begin - 1] = pc->a[begin];
	}
	pc->size--;
}

int SLFind(SL* pc, SLDateType x)
{
	assert(pc);
	assert(pc->size);
	for (int i = 0; i < pc->size; i++)
	{
		if (x == pc->a[i])
		{
			return i;
		}
	}
	return -1;
}

void SLInsert(SL* pc, int pos, SLDateType x)
{
	assert(pc);
	int end = pc->size - 1;
	if (pos >= 0 && pos <= pc->size)
	{
		SLCheck(pc);
		while (end >= pos)
		{
			pc->a[end + 1] = pc->a[end];
			end--;
		}
		pc->a[pos] = x;
		pc->size++;
	}
}

void SLErase(SL* pc, int pos)
{
	assert(pc);
	assert(pc->size);//可有可无
	int begin = pos + 1;
	if (pos >= 0 && pos < pc->size)
	{
		while (begin < pc->size)
		{
			pc->a[begin - 1] = pc->a[begin];
			begin++;
		}
		pc->size--;
	}
}

Test.c

Test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include "SeqList.h"

void test1()
{
	SL s;
	SLInit(&s);
	SLPushBack(&s, 0);
	SLPushBack(&s, 1);
	SLPushBack(&s, 2);
	SLPushBack(&s, 3);
	SLPushBack(&s, 4);
	SLPushBack(&s, 5);
	SLPushBack(&s, 6);
	SLPopBack(&s);
	SLPushFront(&s, 9);
	SLPopFront(&s);
	SLPopFront(&s);
	SLPopFront(&s);
	SLPopFront(&s);
	int i = 0;
	i = SLFind(&s, 4);
	if (i != -1)
	{
		printf("下标为%d\n", i);
	}
	SLPrint(&s);
}
void test2()
{
	SL s;
	SLInit(&s);
	SLPushFront(&s, 3);
	SLInsert(&s, 0, 0);
	SLInsert(&s, 0, 1);
	SLInsert(&s, 0, 5);
	SLInsert(&s, 0, 6);
	SLInsert(&s, 0, 7);
	SLInsert(&s, 2, 8);
	SLInsert(&s, 0, 9);
	SLErase(&s, 2);
	SLPrint(&s);
}

void test3()
{
	SL s;
	SLInit(&s);
	SLPushFront(&s, 0);
	SLPushFront(&s, 1);
	SLPushFront(&s, 2);
	SLPushFront(&s, 3);
	SLPushFront(&s, 4);
	SLPushFront(&s, 5);
	SLPushFront(&s, 6);
	SLPrint(&s);
}
int main()
{
	//test1();
	//test2();
	test3();
	return 0;
}

四、总结

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