初阶数据结构:顺序表

目录

  • [1. 引子:线性表](#1. 引子:线性表)
  • [2. 简单数据结构:顺序表](#2. 简单数据结构:顺序表)
    • [2.1 顺序表简介与功能模块分析](#2.1 顺序表简介与功能模块分析)
    • [2.2 顺序表的实现](#2.2 顺序表的实现)
      • [2.2.1 顺序表:存储数据结构的构建](#2.2.1 顺序表:存储数据结构的构建)
      • [2.2.2 顺序表:初始化与空间清理(动态)](#2.2.2 顺序表:初始化与空间清理(动态))
      • [2.2.3 顺序表:插入与删除数据](#2.2.3 顺序表:插入与删除数据)
      • [2.2.4 查找数据与修改](#2.2.4 查找数据与修改)

1. 引子:线性表

了解到学习数据结构与算法的重要性后,又学习了评判程序效率高低算法好坏的标准,时间空间复杂度。接下来,进行一些简单数据结构的初步学习。所有数据结构中存在着可以划分为一大类的简单结构,线性表 ,即在逻辑上都呈现线性关系 的数据结构(物理结构上不一定是线性),诸如,顺序表,链表,栈,队列等。今天,进行其中顺序表的学习。

2. 简单数据结构:顺序表

2.1 顺序表简介与功能模块分析

简介:

顺序表为在物理地址上连续 的一种简单线性结构,其存储的数据元素一个连着一个。一般使用数组来进行其的实现,根据其存储空间是否可以动态增长又进一步分为,静态 (定长数组)与动态(使用动态内存管理函数实现malloc)的顺序表。

功能模块分析:

数据存储方式:

  1. 定长数组/malloc动态开辟空间
  2. 存储数据信息的记录变量,帮助数据的管理
    以上两部分构成的结构体。

数组管理方式:

  1. 增(头插,尾插,随机插入):push_front,push_back,insert
  2. 删(头删,尾删,随机删除):pop_front,pop_back,erase
  3. 改(指定数据的修改):modify
  4. 查(指定数据的查询):find

2.2 顺序表的实现

2.2.1 顺序表:存储数据结构的构建

静态顺序表:

c 复制代码
//替换更改表中元素类型
typedef int STDatatype;
//定义能够存储的数据个数
#define N 100

//静态
typedef struct SeqList
{
	STDatatype data[N];
	int capacity;
	int size;
}SeqList;

动态顺序表:

c 复制代码
typedef struct SeqList
{
	STDatatype* data;
	int capacity;
	int size;
}SeqList;

2.2.2 顺序表:初始化与空间清理(动态)

初始化:

c 复制代码
void SLInit(SeqList* s)
{
	//不为NULL
	assert(s);
	//初始空间开辟4个数据大小
	s->data = (STDatatype*)malloc(4 * sizeof(STDatatype));
	if (s->data == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}

	s->capacity = 4;
	s->size = 0;
}

空间清理:

c 复制代码
void SLDestroy(SeqList* s)
{
	assert(s);

	free(s->data);
	s->capacity = 0;
	s->size = 0;
}

2.2.3 顺序表:插入与删除数据

扩容函数:

c 复制代码
void CheckCapacity(SeqList* s)
{
	assert(s);

	if (s->capacity == s->size)
	{
		//使用临时变量去接收新地址(可能会扩容失败返回NULL),增加程序的健壮性
		STDatatype* tmp = (STDatatype*)realloc(s->data, s->capacity * 2 * sizeof(STDatatype));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(-1);
		}

		s->data = tmp;
		s->capacity *= 2;
	}
}

尾插,尾删

尾插过程演示:

尾删过程演示:

c 复制代码
//尾插
void SLPush_Back(SeqList* s, STDatatype val)
{
	assert(s);

	CheckCapacity(s);

	s->data[s->size] = val;
	s->size++;
}

//尾删
void SLPop_Back(SeqList* s)
{
	assert(s);
	assert(s->size > 0);

	s->size--;
}

头插,头删

头插过程演示:

头删过程演示:

c 复制代码
//头插
void SLPush_Front(SeqList* s, STDatatype val)
{
	assert(s);

	CheckCapacity(s);

	int i = s->size;
	while (i > 0)
	{
		s->data[i] = s->data[i - 1];
		i--;
	}

	s->data[i] = val;
	s->size++;
}

//头删
void SLPop_Front(SeqList* s)
{
	assert(s);
	//暴力检查
	assert(s->size > 0);
	//警告
	/*if (s->size == 0)
	{
		printf("表内已无元素,删除失败\n");
		return;
	}*/

	int i = 0;
	while (i < s->size - 1)
	{
		s->data[i] = s->data[i + 1];
		i++;
	}

	s->size--;
}

随机插入与随机删除

随机插入:

随机插入演示过程:

注:当随机插入的下标pos为0 或者 size - 1就相当于头插与尾插,可以直接复用到头插,尾插部分。头删,尾删相同

c 复制代码
//在pos位置插入元素
//pos为下标
void SLInsert(SeqList* s, int pos, STDatatype val)
{
	assert(s);
	assert(pos >= 0);
	assert(pos < s->size);

	CheckCapacity(s);

	int i = s->size;
	while (i > pos)
	{
		s->data[i] = s->data[i - 1];
		i--;
	}

	s->data[pos] = val;
	s->size++;
}

随机删除:

随机删除演示过程:

c 复制代码
void SLErase(SeqList* s, int pos)
{
	assert(s);
	assert(s->size > 0);
	assert(pos >= 0);
	assert(pos < s->size);

	int i = pos;
	while (i < s->size - 1)
	{
		s->data[i] = s->data[i + 1];
		i++;
	}

	s->size--;
}

2.2.4 查找数据与修改

<1> 查找数据(查找顺序表中是否有指定数据,并返回下标):

c 复制代码
//找到返回下标,未找到返回-1
int SLFind(SeqList* s, STDatatype val)
{
	assert(s);

	int i = 0;
	for (i = 0; i < s->size; i++)
	{
		if (s->data[i] == val)
		{
			return i;
		}
	}

	return -1;
}

<2> 修改指定下标的数据(不要直接访问数据,函数可以帮助检查数据合法)

c 复制代码
//高内聚,低耦合f
void SLModify(SeqList* s, int pos, STDatatype val)
{
	assert(s);
	assert(pos > 0);
	assert(pos < s->size);

	s->data[pos] = val;
}
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