C语言之“顺序表”

这一章节的内容是顺序表，加油！！

划重点：编写代码过程中要勤测试，避免写出大量代码后再测试而导致出现问题，问题定位无从下手。

文章目录

一.线性表
[二. 顺序表](#二. 顺序表)
- [1. 静态顺序表](#1. 静态顺序表)
- [2. 动态顺序表](#2. 动态顺序表)
- [3. 动态顺序表的简单使用说明](#3. 动态顺序表的简单使用说明)
- 4.练习
- - [4.1 插入数据（尾插SLPushBack和头插SLPushFront）](#4.1 插入数据（尾插SLPushBack和头插SLPushFront）)
  - 删除数据（尾删SLPopBack和头删SLPopFront）
  - 在指定位置插入(SLInsert)或删除数据(SLErase)
  - 查找数据

一.线性表

线性表中包含着顺序表（线性表：顺序表，链表...）。所以在说顺序表之前，我们需要先了解一下线性表。

线性表：是n个具有 相同特性的数据元素 的有限序列，（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...

相同特性从两个维度来分析：物理结构和逻辑机构

物理结构（数据在内存上的存储形式）：不一定线性
逻辑结构（人为想象出来的数据的组织形式）：都是线性的！！！

二. 顺序表

逻辑结构：线性的

物理结构（这个由顺序表的底层结构决定）:线性的

顺序表的底层结构是？

顺序表是 (用一段物理地址连续 的存储单元) 依次 (存储数据元素) 的 (线性结构)，一般情况下采用数组存储。

由此可知，顺序表的底层结构是数组

顺序表和数组的区别？

顺序表的底层结构是数组，是对数组的封装，实现了常用的增删改查等接口。

（而对数组进行封装，会用到结构体）

1. 静态顺序表

定义之前已经知道数组的大小，直接int arr[3]={4,5,6};

已知数组大小和顺序表大小：静态顺序表

c 复制代码

struct SeqList {
	int arr[100];
	int size; //顺序表中有效数据的个数
};

但是数组里还可以存储其它类型的数据，比如字符。如果之后需求发生变更，全部修改：ctrl+h（但我们只想修改特定的那部分）。一个一个改又很繁琐，这时我们可以用typedef一键替换想要修改的位置。

c 复制代码

typedef int SLDataType

2. 动态顺序表

定义之前不知道数组的大小，我们可以用动态内存管理，来创建动态内存顺序表。而且动态顺序表可以增容。

c 复制代码

struct SeqList {
	int* arr; //数组的指针
	          //之后再为指针指向的空间去申请空间malloc，calloc(初始化)，之后想扩容的话用realloc
	int capacity; //顺序表空间大小
	              //空间大小可以修改，实时可能会变化，所以需要一个值来保存顺序表空间大小
	int size;  //有效数据的个数
};

3. 动态顺序表的简单使用说明

先在VS上新创建两个源文件和一个头文件。

SeqList.h相当于目录。
在目录里，有定义，初始化，销毁动态顺序表。
包含头文件#include<stdio.h>

SeqList.c是用来写实现的具体方法
在SeqList.c里需要包含头文件，#include"SeqList.h",stdio.h那个不用再写，它就在SeqList.h里，已经被包含进去了

test.c也要记得包含头文件#include<stdio.h>

4.每次写struct SeqList很麻烦，可以定义为：typedef struct SeqList SL；(第二种方式在代码中体现)

c 复制代码

//定义动态顺序表结构
typedef int SLDataType;
typedef struct SeqList {
	SLDataType* arr;
	int capacity; //不需要修改int,空间大小本来就是整数
	int size;  //有效数据个数不修改
}SL;

5.初始化动态顺序表（传址）

初始化动态顺序表是在SeqList.c中

c 复制代码

void SLInit(SL* ps)
{
	ps->arr = NULL;
	ps->capacity = s.size = 0;
}

6.测试初始化是否成功（在test.c中）

由此可知，在测试时传送的是地址。（在解引用时用的也不再是.了，而是->）

函数的调用是SLtest01();用在main函数里的。
函数的声明是void SLtest01();是在目录里的。
函数的定义是第一次写它。

7.销毁动态顺序表（在SeqList中）

在销毁时，要先判断是否是空指针。

若指针(ps->arr)不是空指针，则进入if语句，先将其释放，再置为空指针。
将capacity和size均置为0 。

c 复制代码

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

4.练习

4.1 插入数据（尾插SLPushBack和头插SLPushFront）

尾插

在SeqList.h中

c 复制代码

//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDatatype x);
//             顺序表    插入数据的类型是SLDatatype，之前定义了

在SeqList.c中定义函数时，要考虑在尾插时，空间是否充足
1.充足:即(空间大小capacity) > (有效数据size)，这样的话，还可以再插入数据
2.不充足:即在没有插入数据之前，(空间大小capacity)=(有效数据size)，则没有空间再接纳新的数据。需要先扩容再插入数据。

如何增容呢？分为两种情况:

（1）原来的空间不为0，则一般情况下是将原来的空间大小扩大两倍。

（2）原来的空间为0，乘2之后也是0，所以需要先给capacity赋值，之后再不够的话，再增容。
为什么不可以一个一个的增加，这样不就不会浪费空间了吗？

注意：增容这个操作本身就有一定的程序性能的消耗，若频繁增容，会导致程序效率低下。

增容分为两种：

原地增容：原地空间足够，直接在此处增容

异地增容：原地空间不够，重新找一个内存足够的地址，将数据拷贝到新地址，再销毁旧地址。

c 复制代码

//原空间大小不是0，在学习capacity之后，使用那个即可，这个不全面
//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDatatype x)
{
	if (ps->capacity == ps->size)
	{
		SLDatatype* tmp = (SLDatatype*)realloc(ps->arr, 2 * ps->capacity); //tmp临时指针
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail!");
			return 1;
		}
		ps->arr = tmp;   //将tmp这个地址赋给顺序表的地址
		ps->capacity *= 2;
	}
	ps->arr[ps->size] = x;
	ps->size++; 
}

c 复制代码

//原空间大小是0
//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDatatype x)
{
	if (ps->capacity == ps->size)
	{
		//若capacity=size=0，则也可以进入if语句
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		SLDatatype* tmp = (SLDatatype*)realloc(ps->arr, newcapacity*sizeof(SLDatatype)); //tmp临时指针
		                                                //不能只写newcapacity，这里的单位是字节。
														//这里代表的是newcapacity个SLDatatype大小的空间
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail!");
			return 1;
		}
		ps->arr = tmp;   //将tmp这个地址赋给顺序表的地址
		ps->capacity = newcapacity;
	}
	ps->arr[ps->size] = x;
	ps->size++; 
}

为了检测是否插入数据，可以将其打印出来

无论是头插还是尾插，都需要判断空间大小和有效数据是否相等，是否需要增容，我们可以将这部分内容分装，之后直接调用即可，不用重新写。

头插

头插需要将所有的数据后移一位。先将最后一个数据（下标是size-1）移到size处

删除数据（尾删SLPopBack和头删SLPopFront）

顺序表为空，不可删除。

顺序表有数据，将最后一个数据=0，再将size--即可。

尾删

头删

c 复制代码

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

在指定位置插入(SLInsert)或删除数据(SLErase)

c 复制代码

void SLInsert(SL* ps, SLDatatype x, int pos);

pos的范围是pos>=0&&pos<=size;

为什么可以=0和=size呢？

当pos=0时，叫做头插。pos=size时，叫做尾插
在下标为pos的地方插入数据

将pos及pos以后的数据全部往后移一位。从后往前移动，先将最后一个数据往后移动。

c 复制代码

//指定位置插入
void SLInsert(SL* ps, SLDatatype x, int pos)
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);
	//记得检查空间是否足够
	SLCheckcapacity(ps);
	for (int i = ps->size; i > pos; i--)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
	}
	ps->arr[pos] = x;
	ps->size++;
}

c 复制代码

//删除指定位置的数据
void SLErase(SL* ps, int pos)
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos < ps->size);//下标为size的地方没有数据
	for (int i = pos; i < ps->size - 1; i++) {
		ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
	}
	ps->size--;
}

查找数据

查找成功，返回数据的下标。

查找失败，返回-1。