顺序表——功能实现

秋邱2024-04-08 10:42

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目录

[1.0 前言](#1.0 前言)

[2.0 线性表](#2.0 线性表)

[2.1 顺序表](#2.1 顺序表)

[2.2 顺序表的分类](#2.2 顺序表的分类)

[2.3 顺序表功能的实现](#2.3 顺序表功能的实现)

[2.3.1 准备前奏](#2.3.1 准备前奏)

[2.3.2 初始化](#2.3.2 初始化)

[2.3.3 打印](#2.3.3 打印)

[2.3.4 销毁空间](#2.3.4 销毁空间)

[2.3.5 申请空间](#2.3.5 申请空间)

[2.3.6 头部插入](#2.3.6 头部插入)

[2.3.7 删除头部数据](#2.3.7 删除头部数据)

[2.3.8 尾部插入](#2.3.8 尾部插入)

[2.3.9 删除尾部数据](#2.3.9 删除尾部数据)

[2.3.10 指定位置之前插入](#2.3.10 指定位置之前插入)

[2.3.11 指定位置之前删除](#2.3.11 指定位置之前删除)

[2.3.12 寻找指定数字](#2.3.12 寻找指定数字)

[3.0 完整代码](#3.0 完整代码)

[3.1 SeqList.h](#3.1 SeqList.h)

[3.2 SeqList.c](#3.2 SeqList.c)

[3.3 test.c](#3.3 test.c)

1.0 前言

学习顺序表之前，我们需要具备三方面的知识点。指针，结构体，动态内存的开辟。

2.0 线性表

线性表是数据结构中的一种基本形式，是 n 个数据元素的有限序列。线性表中的数据元素之间有序且连续，可以用一组地址连续的存储单元存储。

线性表可以表示一维数组，也可以表示一串具有相同类型的元素。线性表中的元素可以是数字、字符、对象等。线性表有两种基本形式：顺序表和链表。

本章主要讲的是顺序表。

2.1 顺序表

顺序表和数组的区别：顺序表的底层结构是数组，对数组的封装，实现了常⽤的增删改查等接⼝。

2.2 顺序表的分类

开辟数组我们有两个方法：

1.静态内存开辟,开辟一个固定的空间。如：int arr[10]={0};

2.动态内存开辟，确定大小之后再去申请空间。如：int *arr

同理，顺序表分类也有两种：

1.静态顺序表定义

cpp 复制代码 
struct SeqList
{
	int arr[100];//定长数组
	int size;//顺序表当前有效的数据个数
};

2.动态顺序表定义

cpp 复制代码 
struct SeqList
{
	int* arr;
	int size;//有效的数据个数
	int capcacity;//空间大小
}

这两种哪一个好呢？

举个例子：

某app原定只能储存100万的用户信息，但随着app的爆火，越来越多的人注册使用这app，但这个后台只能储存100万，剩下的数据全部丢失，这将是一次重大的事故。

若动态数组，那么我们就能够在空间不够的情况下，再一次进行开辟空间，代码更加灵活。

2.3 顺序表功能的实现

开始之前我们需要创建三个文件，分别是

test.c 顺序表结构声明，顺序表的方法。

SeqList.h 实现顺序表的方法。

SeqList.c 对实现的顺序表进行测试

在之前我们就讲过了多文件的好处，这里就不在重复了。

2.3.1 准备前奏

顺序表的实现需要创建一个动态顺序表。其中包括了有效数据的大小size，已经整个动态空间的大小。
SeqList.h

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
typedef int SLDataType;//将int重命名，方便后续其他类型的修改
//动态顺序表
typedef struct SeqList 
{
	SLDataType* arr;//指向动态开辟的数组
	int size;       //有效数据个数
	int capacity;   //空间大小
}SL;

//typedef struct SeqList Sl;

text.c

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"SeqList.h"
int main()
{
	SL s1;//创建变量s1
	return 0;
}

SeqList.c

cpp 复制代码 
#include"SeqList.h"

接下来就能进入我们函数的实现了。

2.3.2 初始化

cpp 复制代码 
//初始化
//错误示范
void SLInit(SL ps)
{
	ps.arr = NULL;
	ps.capacity = ps.size = 0;
}




//正确代码
void SLInit(SL * ps)
{
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->size = 0;
}

刚刚开始的时候，数组空间还没开辟所以是0；arr也还没有数据所以是空。

坑：错误的代码中采用了传值，而传值实际是是实参，拷贝一份给形参。还没进行初始化没有值。

所以这里要用传地址，用指针来接收。

2.3.3 打印

cpp 复制代码 
void SLPrint(SL s)
{
	for (int i = 0; i < s.size; i++)
	{
		printf("%d ", s.arr[i]);
	}
	printf("\n");
}

完成的函数，要验证它它能不能符合要求，就要打印出来，方便观察。

2.3.4 销毁空间

动态内存用完之后，我们要进行销毁。且将ps置为空，将size和capacity赋为0。

有借有还，再借不难。

cpp 复制代码 
void SLDestroy(SL * ps)
{
	if (ps->arr)//等价于if(ps->arr != NULL)
	{
		free(ps->arr);
	}
	ps->arr = NULL;
	ps->size = ps->capacity = 0;
}

2.3.5 申请空间

cpp 复制代码 
//申请空间的判断
void SLCheckCapacity(SL* 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 error");
			exit(1);
		}
		//空间申请成功
		ps->capacity = newCapacity;
		ps->arr = tmp;
	}
}

由于空间的申请不止一个函数需要用到，在这就单独给它封装函数，方便后续的使用。

首先，要判断arr数组空间内存的大小。

如果数组的空间容量Capacity不等于有效数据size，则跳出函数。

相反，相等的情况下，开始开辟空间，创建一个变量newCapacity 来储存新的空间容量大小，再创建tmp来存放首元素的地址(防止realloc开辟失败，将原来的arr置为NULL)。并且判断tmp是否开辟成功。

最后将newCapacity赋给capacity，将tmp赋值给arr。

2.3.6 头部插入

cpp 复制代码 
//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	for (int i = ps->size ; i > 0; i--)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
	}
	ps->arr[0] = x;
	ps->size++;
}

头部插入之前要满足两个条件：

  • 传入指针不能为空。
  • 判断是否需要申请空间。

因为这里是头部插入，所以需要讲数组内的数据往后移一位。然后将新的数据插入数组下标为0的地址。最后对size进行+1即可。

2.3.7 删除头部数据

cpp 复制代码 
void SLPopFront(SL* ps)
{
	assert(ps);
	for (int i = 0; i > ps->size-1; i++)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
	}
	ps->size--;
}

删除头部数据之前，首先要assert断言传入的指针是不是空指针。删除头部数据只需要将后一位往前移，循环往复，最后size进行-1。

2.3.8 尾部插入

cpp 复制代码 
void SLPushBack(SL*ps, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	SLCheckCapacity(ps);
	ps->arr[ps->size++] = x;
	
}

尾插相比于头插会简单点，但同样也是需要断言，看传入的指针是否为空。在末尾插入数据需要在size处插入新的数据，然后对size进行+1即可。

2.3.9 删除尾部数据

cpp 复制代码 
void SLPopBack(SL* ps)
{
	assert(ps);
	--ps->size;
}

同样尾删也是需要断言，看传入的指针是否为空。然后厎size-1就行了，有效数据减一，不会影响其他功能。

2.3.10 指定位置之前插入

cpp 复制代码 
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);
	SLCheckCapacity(ps);
	for (int i = ps->size; i >  pos ; i--)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
	}
	ps->arr[pos] = x;
	ps->size++;
}
//pos 表示数组的下标值。

掌握了头插 和尾插，那么在指定位置之前插入数据就不难，这其实就是头插和尾插的结合。

在插入之前，要用assert断言传入指针是否为空。pos只能在0~size之间插入数据，当传入的数据不是这个范围，程序就会出错，所以这里也需要用assert来断言assert(pos >= 0 && pos <= ps->size)。

假设在下标为2的位置插入新的数据，就需要讲下标为2的数据移到后面，从后往前移（防止数据被覆盖），然后对size进行+1。

中间的值会了，插入两边就是头插和尾插，前面已经讲过了，这里就都是一样的。

2.3.11 指定位置之前删除

cpp 复制代码 
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--;
}

在删除数据之前，要用assert断言传入指针是否为空。pos只能在0~size之间删除数据，但size指向的地址是没有数据的，当传入的数据不是这个范围，程序就会出错，所以这里也需要用assert来断言assert(pos >= 0 && pos < ps->size)。

接下来就是删除数据的部分，假设删除数组下标为2内容，只需要将后面的的数组往前放，循环往复，最后对size进行-1。

2.3.12 寻找指定数字

cpp 复制代码 
int SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		if (ps->arr[i] == x)
		{
			//找到啦
			return i;
		}
		//没有找到
		return -1;
	}
}

寻找指定数据，对传入的地址进行断言，然后用一个for循环来寻找数组的值，再用if-else来判断，若ps->arr[i] == x则返回的值。相反则返回-1。

3.0 完整代码

3.1 SeqList.h

cpp 复制代码 
#pragma once
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
typedef int SLDataType;
//动态顺序表
typedef struct SeqList 
{
	SLDataType* arr;
	int size; //有效数据个数
	int capacity; //空间大小
}SL;

//typedef struct SeqList Sl;
//开辟空间
void SLCheckCapacity(SL* ps);

//初始化
void  SLInit(SL* ps);

//打印
void SLPrint(SL s);

//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);

//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x);

//头删
void SLPopFront(SL* ps);

//尾删
void SLPopBack(SL* ps);

//指定位置之前插入
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x);

//指定位置之前删除
void SLErase(SL* ps, int pos);

//查找数据
int SLFind(SL* ps, SLDataType x);

//销毁
void SLDestroy(SL* ps);

3.2 SeqList.c

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include"SeqList.h"
//申请空间的判断
void SLCheckCapacity(SL* 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 error");
			exit(1);
		}
		//空间申请成功
		ps->capacity = newCapacity;
		ps->arr = tmp;
	}
}
//初始化
void SLInit(SL* ps)
{
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = ps->size = 0;
}

//打印
void SLPrint(SL s)
{
	for (int i = 0; i < s.size; i++)
	{
		printf("%d ", s.arr[i]);
	}
	printf("\n");
}

//销毁
void SLDestroy(SL * ps)
{
	if (ps->arr)//等价于if(ps->arr != NULL)
	{
		free(ps->arr);
	}
	ps->arr = NULL;
	ps->size = ps->capacity = 0;
}

//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	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)
{
	assert(ps);
	SLCheckCapacity(ps);
	ps->arr[ps->size++] = x;
	
}


//头删
void SLPopFront(SL* ps)
{
	assert(ps);
	ps->arr[0] = -1;
	for (int i = 0; i > ps->size-1; i++)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
	}
	ps->size--;
}

//尾删
void SLPopBack(SL* ps)
{
	assert(ps);
	--ps->size;
}


//指定位置之前插入
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);
	SLCheckCapacity(ps);
	for (int i = ps->size; i >  pos ; i--)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
	}
	ps->arr[pos] = x;
	ps->size++;
}

//指定位置之前删除
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--;
}

//寻找指定数字
int SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		if (ps->arr[i] == x)
		{
			//找到啦
			return i;
		}
		//没有找到
		return -1;
	}
}

3.3 test.c

cpp 复制代码 
void SLTest01()
{
	SL sl;
	SLInit(&sl);
	//增删查改操作
	//测试尾插
	SLPushBack(&sl, 1);
	SLPushBack(&sl, 2);
	SLPushBack(&sl, 3);
	SLPushBack(&sl, 4);
	SLPrint(sl);//1 2 3 4

	//SLPushFront(&sl, 5);
	//SLPushFront(&sl, 6);

	//测试尾删
	SLPopBack(&sl);
	SLPrint(sl);//1 2 3 
	SLPopBack(&sl);
	SLPrint(sl);
	SLPopBack(&sl);
	SLPrint(sl);
	SLPopBack(&sl);
	SLPrint(sl);
	SLPopFront(&sl);
	SLPrint(sl);
	//...........
	SLDestroy(&sl);
}

void SLTest02()
{
	SL sl;
	SLInit(&sl);
	SLPushBack(&sl, 1);
	SLPushBack(&sl, 2);
	SLPushBack(&sl, 3);
	SLPushBack(&sl, 4);
	SLPrint(sl);//1 2 3 4
	//测试指定位置之前插入数据
	//SLInsert(&sl, 1, 99);
	//SLInsert(&sl, sl.size, 88);

	//测试删除指定位置的数据
	//SLErase(&sl, 1);
	//SLPrint(sl);//1 3  4

	//测试顺序表的查找
	int find = SLFind(&sl, 40);
	if (find < 0)
	{
		printf("没有找到！\n");
	}
	else {
		printf("找到了！下标为%d\n",find);
	}
	SLDestroy(&sl);
}

int main()
{
	//SLTest01();
	//SLTest02();
	ContactTest01();
	return 0;
}
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