数据结构---详解顺序表
一、顺序表的定义和结构
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。
二、顺序表的分类
1、顺序表和数组的区别
- 顺序表的底层结构是数组,对象组的封装,实现了常用的增删改查等接口
2、静态顺序表
- 使用定长数组存储元素
typedef int SLDataType;
#define N 10
typedef struct SeqList{
SLDataType a[N]; //这里我们就是定数组个数
int size; //有效数据个数
}SL;
缺点:如果是定长,我们在很多时候会产生空间少了不够用,空间多了产生浪费。
那这样来看静态的顺序表就不是我们的最优选择。
3、动态顺序表
- 动态顺序顺序表使用起来就更加灵活,也不会像上述一样产生空间不够或者是空间浪费的情况,可以对结构进行增删查改。接下下来我们就来实现动态顺序表。
三、动态顺序表的实现
1、创建顺序表
- 如下图所示创建三个文件
- 第一个文件是用来声明函数和定义顺序表的,第二个文件时用来实现函数,第三个文件是用来测试的。
- 我们在SeqList.h这个文件中把需要用到的头文件给写上,如下图
- 其他两个文件把以上这个头文件写上就好啦!
- 我们就要开始创建顺序表的结构了
typedef int SLDatatype;
typedef struct SeqList {
SLDatatype* arr;
int size; //有效个数
int capacity; //容量大小
}SL;
我们看上面这个代码,①定义一个类型的名字,后续我们可能用的是char类型或者其他类型都方便修改。②这里我们就是创建一个数组啦。下面的size表示的是数组中的有效个数,而capacity则是表示数组的容量大小(也就是顺序表的容量大小)
2、顺序表的初始化
- 创建了一个顺序表第一步肯定是初始化啦!下面我们来看看顺序表是怎么初始化的。
//初始化
void SLInit(SL* ps)
{
ps->arr = NULL;
ps->size = ps->capacity = 0;
}
我们看上述代码,刚刚开始数组内没有值,所以我们初始化将arr置为空,有效数据和容量大小这个就不用说了肯定是0的。这个很好理解。
3、顺序表的销毁
- 顺序表的销毁就没啥好说的,直接上代码。
void SLDestroy(SL* ps)
{
assert(ps);
free(ps->arr);
ps->arr = NULL;
ps->capacity = ps->size = 0;
}
4、顺序表的打印
- 刚刚开始,我们先来上点简单的,顺序表打印。
void SLPrint(SL* ps)
{
for (int i = 0; i < ps->size; i++)
{
printf("%d ", ps->arr[i]);
}
printf("\n");
}
我们看上面的这几行代码是不是很熟悉,这不就是打印数组数据吗?但是我们要注意的是下图这个位置,范围是ps->size。
5、顺序表扩容
- 我们上面也讲到这个是动态顺序表,不像静态顺序表是定好长度,动态顺序表是可以对结构进行增删查改。那我们下面就来实现动态顺序表的扩容。
//判断空间是否足够,不足扩容
void SLcheckCapacity(SL* ps)
{
if (ps->size == ps->capacity)
{
//运用三目操作符
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
//空间不够--2倍增容
SLDatatype* tmp = (SLDatatype*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDatatype));
//判断是否增容成功
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail!");
exit(1);
}
ps->arr = tmp;
ps->capacity = newCapacity;
}
}
我们看上面图片划出来的四个点
① 当size == cpacity的时候说明空间已经满了,所以用这个作为判断是否需要扩容的标准
② 这个乍一看我们会很懵逼,为啥要用三目操作符呢?其实我们往上看,我们初始化的时候将capacity置为0,之间相乘是不是还是0。
③ 这里我们用二倍增容,具体为啥不是三倍四倍的就不详细展开了,这个要画图分析,懒了。
④ 最后我们判断完扩容成功了吗?成功后要记得要赋值。
6、顺序表的尾插
- 尾插尾插,何为尾插?就是在顺序表屁股后面插入数据,那我们该怎么插入呢?看下来代码:
//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDatatype x)
{
assert(ps != NULL);
//空间不够,申请空间
SLcheckCapacity(ps);
//空间足够,插入数据,插入后++到下一个数据
ps->arr[ps->size++] = x;
}
尾插代码上面写好注释了,注意要assert一下。
7、顺序表的头插
- 有尾插就当然有头插了
//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDatatype x)
{
assert(ps);
//增容
SLcheckCapacity(ps);
//数据整体向后挪动一位
for (int i = ps->size; i > 0 ; i--)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
}
//插入数据
ps->arr[0] = x;
//因为增加了一个有效数字所以size要++
++ps->size;
}
8、顺序表的尾删
//尾删
void SLPopBack(SL* ps)
{
assert(ps && ps->size > 0);
//--后有效的数字就减少一个了
--ps->size;
}
9、顺序表的头删
//头删
void SLPopFront(SL* ps)
{
assert(ps && ps->size);
//将后面的数据往前移动
for (int i = 0; i < ps->size - 1; i++)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
}
--ps->size;
}
10、顺序表的查找
//查找
int SLFind(SL* ps, SLDatatype x)
{
for (int i = 0; i < ps->size; i++)
{
if (ps->arr[i] == x)
{
return i;
}
}
return -1;
}
11、顺序表指定位置插入数据
//指定位置插入数据
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDatatype x)
{
assert(ps);
assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);
//增容
SLcheckCapacity(ps);
for (int i = ps->size ; i > pos ; i--)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
}
ps->arr[pos] = x;
++ps->size;
}
12、顺序表删除指定位置数据
//删除指定位置的数据
void SLErase(SL* ps, int pos)
{
assert(ps);
assert(pos >= 0 && pos < ps->size);
for (int i = pos; i < ps->size-1; i++)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
}
--ps->size;
}
四、代码总览
1、SeqList.h
#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
typedef int SLDatatype;
typedef struct SeqList {
SLDatatype* arr;
int size; //有效个数
int capacity; //容量大小
}SL;
//初始化
void SLInit(SL* ps);
//销毁
void SLDestroy(SL* ps);
//判断空间是否足够
void SLcheckCapacity(SL* ps);
//打印
void SLPrint(SL* ps);
//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDatatype x);
//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDatatype x);
//尾删
void SLPopBack(SL* ps);
//头删
void SLPopFront(SL* ps);
//查找
int SLFind(SL *ps, SLDatatype x);
//指定位置之前插入数据
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDatatype x);
//删除指定位置的数据
void SLErase(SL* ps, int pos);
2、SeqList.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "SeqList.h"
//初始化
void SLInit(SL* ps)
{
ps->arr = NULL;
ps->size = ps->capacity = 0;
}
//销毁
void SLDestroy(SL* ps)
{
assert(ps);
free(ps->arr);
ps->arr = NULL;
ps->capacity = ps->size = 0;
}
//判断空间是否足够,不足扩容
void SLcheckCapacity(SL* ps)
{
if (ps->size == ps->capacity)
{
//运用三目操作符
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
//空间不够--2倍增容
SLDatatype* tmp = (SLDatatype*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDatatype));
//判断是否增容成功
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail!");
exit(1);
}
ps->arr = tmp;
ps->capacity = newCapacity;
}
}
//打印
void SLPrint(SL* ps)
{
for (int i = 0; i < ps->size; i++)
{
printf("%d ", ps->arr[i]);
}
printf("\n");
}
//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDatatype x)
{
assert(ps != NULL);
//空间不够,申请空间
SLcheckCapacity(ps);
//空间足够,插入数据,插入后++到下一个数据
ps->arr[ps->size++] = x;
}
//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDatatype x)
{
assert(ps);
//增容
SLcheckCapacity(ps);
//数据整体向后挪动一位
for (int i = ps->size; i > 0 ; i--)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
}
//插入数据
ps->arr[0] = x;
//因为增加了一个有效数字所以size要++
++ps->size;
}
//尾删
void SLPopBack(SL* ps)
{
assert(ps && ps->size > 0);
//--后有效的数字就减少一个了
--ps->size;
}
//头删
void SLPopFront(SL* ps)
{
assert(ps && ps->size);
//将后面的数据往前移动
for (int i = 0; i < ps->size - 1; i++)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
}
--ps->size;
}
//查找
int SLFind(SL* ps, SLDatatype x)
{
for (int i = 0; i < ps->size; i++)
{
if (ps->arr[i] == x)
{
return i;
}
}
return -1;
}
//指定位置插入数据
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDatatype x)
{
assert(ps);
assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);
//增容
SLcheckCapacity(ps);
for (int i = ps->size ; i > pos ; i--)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
}
ps->arr[pos] = x;
++ps->size;
}
//删除指定位置的数据
void SLErase(SL* ps, int pos)
{
assert(ps);
assert(pos >= 0 && pos < ps->size);
for (int i = pos; i < ps->size-1; i++)
{
ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
}
--ps->size;
}
3、test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "SeqList.h"
//尾插测试
void SLTest1()
{
SL s1;
//传值:形参是实参的拷贝
//传地址:形参的改变会影响实参
//所以这里要传地址
SLInit(&s1);
SLPushBack(&s1, 1);
SLPushBack(&s1, 2);
SLPushBack(&s1, 3);
SLPushBack(&s1, 4);
SLPushBack(&s1, 5);
}
//头插测试
void SLTest2()
{
//初始化
SL s1;
SLInit(&s1);
SLPushFront(&s1, 1);
SLPushFront(&s1, 2);
SLPushFront(&s1, 3);
SLPushFront(&s1, 4);
SLPushFront(&s1, 5);
}
//尾删测试
void SLPTest1()
{
SL s1;
SLInit(&s1);
//先插入数据(头插)
SLPushFront(&s1, 1);
SLPushFront(&s1, 2);
SLPushFront(&s1, 3);
SLPushFront(&s1, 4);
SLPushFront(&s1, 5);
//打印
SLPrint(&s1);
//尾删
SLPopBack(&s1);
//打印
SLPrint(&s1);
}
//头删测试
void SLPTest2()
{
SL s1;
SLInit(&s1);
//先插入数据(头插)
SLPushFront(&s1, 1);
SLPushFront(&s1, 2);
SLPushFront(&s1, 3);
SLPushFront(&s1, 4);
SLPushFront(&s1, 5);
//打印
SLPrint(&s1);
//头删
SLPopFront(&s1);
//打印
SLPrint(&s1);
}
//查找测试
void SLFTest()
{
SL s1;
SLInit(&s1);
//先插入数据(头插)
SLPushFront(&s1, 1);
SLPushFront(&s1, 2);
SLPushFront(&s1, 3);
SLPushFront(&s1, 4);
SLPushFront(&s1, 5);
//查找
int ret = SLFind(&s1, 3);
if (ret < 0)
printf("找到了!");
else
printf("未找到!");
}
//指定位置插入数据测试
void SLITest()
{
SL s1;
SLInit(&s1);
//先插入数据(头插)
SLPushFront(&s1, 1);
SLPushFront(&s1, 2);
SLPushFront(&s1, 3);
SLPushFront(&s1, 4);
SLPushFront(&s1, 5);
//打印
SLPrint(&s1);
//插入
SLInsert(&s1, 3, 99);
//打印
SLPrint(&s1);
}
//删除指定位置的数据测试
void SLETest()
{
SL s1;
SLInit(&s1);
//先插入数据(头插)
SLPushFront(&s1, 1);
SLPushFront(&s1, 2);
SLPushFront(&s1, 3);
SLPushFront(&s1, 4);
SLPushFront(&s1, 5);
//打印
SLPrint(&s1);
//删除
SLErase(&s1, 2);
//打印
SLPrint(&s1);
}
int main()
{
//尾插测试
//SLTest1();
//头插测试
//SLTest2();
//尾删测试
//SLPTest1();
//头删测试
//SLPTest2();
//查找测试
//SLFTest();
// //指定位置插入数据测试
//SLITest();
//删除指定位置的数据测试
SLETest();
return 0;
}