顺序表(C语言)

敲上瘾2024-04-08 18:56

1.什么是数据结构

所谓数据结构也就是数据在内存中的储存结构，它有 线性表，队列，栈结构，树结构，图结构等等，++顺序表是线性表的一种。++

2.物理结构与逻辑结构

物理结构是指一个数据在内存实际的储存空间，逻辑结构是来抽象的描述数据之间有某种联系。 举个例子：

比如我说：我们是好朋友是一个整体不能分开，但我们真的是一个整体吗？事实上我们是单个的人，相互独立。而这里说成我们是一个整体只是因为我们存在着某种关系，整体是来描述这种关系的一种说法，实际我们是相互独立的。

我们是一个整体 相当于逻辑结构的描述

我们是独立的个体 相当于物理结构的描述

3.什么是线性表

线性表是指在**++逻辑结构++**上是线性的，线性表有静态顺序表，动态顺序表，单链表，双链表等。

而顺序表就相当于数组，它的储存结构和数组相同，在++逻辑结构和物理结构上都是线性的++ 。静态顺序表就是一个数组，它的大小是在定义的时候就决定好的，不可在程序运行后改变，具有局限性。动态顺序表的内存是需要动态开辟的需要用到动态开辟函数，而通过realloc函数可以对它的内存根据需要调节，比较灵活，现在我们主要来学习一下动态顺序表。

静态顺序表定义：

cpp 复制代码 
typedef int SLDataType;
typedef struct SeqList
{
	SLDataType arr[100];
	int size;//记录arr数组中已储存元素的个数
}SL;

动态顺序表定义：

cpp 复制代码 
typedef int SLDataType;
typedef struct SeqList
{
	SLDataType* arr;
	int size;//记录arr中已储存元素的个数
	int capacity;//记录arr申请的空间的大小
}SL;

4.动态顺序表

4.1.头文件(SeqLish.h)声明：

cpp 复制代码 
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#define N 3
typedef int SLDataType;//方便根据需要一次性替换为其他类型
typedef struct SeqList
{
	SLDataType* arr;
	int size;//记录arr中已储存元素的个数
	int capacity;//记录arr申请的空间的大小
}SL;

void CSH(SL* ps);//初始化
void PrintSL(SL ps);//输出顺序表
void FreeSL(SL* ps);//顺序表释放内存

void CapSL(SL* ps);//根据需要判断是否增容

void EndPush(SL* ps, SLDataType x);//尾插
void HeadPush(SL* ps, SLDataType x);//头插
void LocPush(SL* ps, int loc, SLDataType x);//指定位置插入

void EndDelete(SL* ps);//尾删
void HeadDelete(SL* ps);//头删
void LocDelete(SL* ps, int loc);//指定位置删除

int FindSL(SL* ps, SLDataType x);//数据查找

++接下来我们依次来实现以上操作：++

++每一步为什么这么写都在注释中解释++

4.2.初始化：

cpp 复制代码 
#include"SeqList.h"
void CSH(SL* ps)
{
	ps->arr = NULL;//把它置为NULL防止野指针的出现
	ps->capacity = ps->size = 0;
	//或memset(ps, 0, sizeof(*ps));
}

4.3.顺序表输出：

cpp 复制代码 
void PrintSL(SL* ps)
{
	assert(ps);//作用: 如果ps是空指针就报出警告并停止运行
	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		printf("%d ", ps->arr[i]);//有效数据是储存在ps->arr的前p->size个中
	}
}

4.4.顺序表内存释放：

cpp 复制代码 
void FreeSL(SL* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->arr);//动态申请的内存需要释放，否则会发生内存泄漏
	ps->arr = NULL;//释放内存后ps->arr依旧指向原空间,需要置空
	ps->size = ps->capacity = 0;
}

4.5.判断扩容:

cpp 复制代码 
void CapSL(SL* ps)
{
	assert(ps);
	if (ps->size == ps->capacity)//若已储存元素的个数等于空间大小，说明内存不足
	{
		int Cap = ps->capacity == 0 ? N : ps->capacity * 2;//增容一般增两倍
		//但是当容量为0时,0乘2仍然等于0，所以分两种情况，N在头文件已定义。
		SLDataType* Sk = (SLDataType*)realloc(ps->arr, Cap * sizeof(SLDataType));
		//因为realloc函数在申请内存失败的时候会返回NULL(即会丢失原的数据)
		//所以用一个Sk来接受，再判断Sk是否为NULL，不为的话就可以赋给ps->arr
		if (Sk == NULL)
		{
			perror("ralloc No");//这个函数可以用来打印错误信息，需要包含头文件<errno.h>
			exit(-1);//该函数用于结束程序的运行
		}
		ps->arr = Sk;
		ps->capacity = Cap;//更新空间大小
	}
}

4.6.尾插：

cpp 复制代码 
void EndPush(SL* ps, SLDataType x)
{
	CapSL(ps);//只要是插入操作一定要判断是否扩容，后面就不在赘述
	ps->arr[ps->size] = x;
	ps->size++;
}

4.7.头插：

cpp 复制代码 
void HeadPush(SL* ps, SLDataType x)
{
	CapSL(ps);
	for (int i = ps->size; i > 0; i--)
	{    //把数据整体向后移，给头的位置留出空位
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
	}
	//或memmove(ps->arr+1, ps->arr, sizeof(SLDataType) * ps->size);
	ps->arr[0] = x;
	ps->size++;
}

4.8.指定位置插入：

cpp 复制代码 
void LocPush(SL* ps, int loc, SLDataType x)
{
	CapSL(ps);
	for (int i = ps->size; i > loc; i--)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
	}
	//或memmove(ps->arr + loc + 1, ps->arr + loc, sizeof(SLDataType) * (ps->size - loc+1));
	ps->arr[loc] = x;
	ps->size++;
}

4.9.尾删：

cpp 复制代码 
void EndDelete(SL* ps)
{
	assert(ps);
	if (ps->size == 0)
	{    //如果顺序表中没有元素就不能再删直接返回
		return;
	}
	ps->size--;
}

4.10.头删：

cpp 复制代码 
void HeadDelete(SL* ps)
{
	assert(ps);
	for (int i = 0; i < ps->size - 1; i++)
	{    //把后面的数据整体向前移将首元素覆盖
		ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
	}
	//或memmove(ps->arr, ps->arr + 1, sizeof(SLDataType) * (ps->size - 1));
	ps->size--;
}

4.11.指定位置删除：

cpp 复制代码 
void LocDelete(SL* ps, int loc)
{
	assert(ps);
	assert(loc >= 0 && loc <= ps->size - 1);//不能超过数据范围
	for (int i = loc; i < ps->size-1; i++)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
	}
	//或memmove(ps->arr + loc, ps->arr + loc + 1, sizeof(SLDataType) * (ps->size - 1 - loc));
	ps->size--;
}

4.12.数据查找：

cpp 复制代码 
int FindSL(SL* ps, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		if (x == ps->arr[i])
		{
			return i;//找到返回它的下标
		}
	}
	return -1;//找不到返回-1
}

5.原码：

SeqList.h文件

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#define N 3
typedef int SLDataType;
typedef struct SeqList
{
	SLDataType* arr;
	int size;//记录arr中已储存元素的个数
	int capacity;//记录arr申请的空间的大小
}SL;

void CSH(SL* ps);//初始化
void PrintSL(SL* ps);//输出顺序表
void FreeSL(SL* ps);//顺序表释放内存

void CapSL(SL* ps);//根据需要判断是否增容

void EndPush(SL* ps, SLDataType x);//尾插
void HeadPush(SL* ps, SLDataType x);//头插
void LocPush(SL* ps, int loc, SLDataType x);//指定位置插入

void EndDelete(SL* ps);//尾删
void HeadDelete(SL* ps);//头删
void LocPush(SL* ps, int loc);//指定位置删除

int FindSL(SL* ps, SLDataType x);//数据查找

SeqList.c 文件

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"SeqList.h"
void CSH(SL* ps)
{
	ps->arr = NULL;//把它置为NULL防止野指针的出现
	ps->capacity = ps->size = 0;
	//或memset(ps, 0, sizeof(*ps));
}
void PrintSL(SL* ps)
{
	assert(ps);
	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		printf("%d ", ps->arr[i]);
	}
}
void FreeSL(SL* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->arr);
	ps->arr = NULL;
	ps->size = ps->capacity = 0;
}
void CapSL(SL* ps)
{
	assert(ps);
	if (ps->size == ps->capacity)//若已储存元素的个数等于空间大小，说明内存不足
	{
		int Cap = ps->capacity == 0 ? N : ps->capacity * 2;//增容一般增两被
		//但是当容量为0时0乘任何数都等于0，所以分两种情况，N在头文件已定义。
		SLDataType* Sk = (SLDataType*)realloc(ps->arr, Cap * sizeof(SLDataType));
		//因为realloc函数在申请内存失败的时候会返回NULL(即会丢失原的数据)
		//所以用一个Sk来接受，再判断Sk是否为NULL，不为的话就可以赋给ps->arr
		if (Sk == NULL)
		{
			perror("ralloc No");//这个函数可以用来打印错误信息，需要包含头文件<errno.h>
			exit(-1);//该函数用于结束程序的运行
		}
		ps->arr = Sk;
		ps->capacity = Cap;//更新空间大小
	}
}
void EndPush(SL* ps, SLDataType x)
{
	CapSL(ps);//只要是插入操作一定要判断是否扩容后面就不在赘述
	ps->arr[ps->size] = x;
	ps->size++;
}
void HeadPush(SL* ps, SLDataType x)
{
	CapSL(ps);
	for (int i = ps->size; i > 0; i--)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
	}
	//或memmove(ps->arr+1, ps->arr, sizeof(SLDataType) * ps->size);
	ps->arr[0] = x;
	ps->size++;
}
void LocPush(SL* ps, int loc, SLDataType x)
{
	CapSL(ps);
	assert(loc >= 0 && loc < ps->size);
	for (int i = ps->size; i > loc; i--)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
	}
	//或memmove(ps->arr + loc + 1, ps->arr + loc, sizeof(SLDataType) * (ps->size - loc));
	ps->arr[loc] = x;
	ps->size++;
}
void EndDelete(SL* ps)
{
	assert(ps);
	if (ps->size == 0)
	{
		return;
	}
	ps->size--;
}
void HeadDelete(SL* ps)
{
	assert(ps);
	for (int i = 0; i < ps->size - 1; i++)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
	}
	//或memmove(ps->arr, ps->arr + 1, sizeof(SLDataType) * (ps->size - 1));
	ps->size--;
}
void LocDelete(SL* ps, int loc)
{
	assert(ps);
	assert(loc >= 0 && loc < ps->size );
	for (int i = loc; i < ps->size-1; i++)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
	}
	//或memmove(ps->arr + loc, ps->arr + loc + 1, sizeof(SLDataType) * (ps->size - 1 - loc));
	ps->size--;
}
int FindSL(SL* ps, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		if (x == ps->arr[i])
		{
			return i;
		}
	}
	return -1;
}

test.c文件

cpp 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"SeqList.h"
int main()
{
	SL sk;
	CSH(&sk);
	//
	HeadPush(&sk, 1);
	HeadPush(&sk, 2);
	HeadPush(&sk, 3);
	HeadPush(&sk, 4);
	//
	EndPush(&sk, 4);
	EndPush(&sk, 5);
	//
	HeadDelete(&sk);
	EndDelete(&sk);
	//
	LocPush(&sk, 1, 90);
	LocPush(&sk, 3, 10);
	//
    LocDelete(&sk,2);
    //
	PrintSL(&sk);
	int ret = FindSL(&sk, 90);
	printf("\n%d", ret);
	FreeSL(&sk);
	return 0;
}
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