1 顺序表
顺序表是指用一段物理地址连续的空间去存储数据的线性结构。
顺序表有两种:静态顺序表,动态顺序表。
1.1 静态顺序表结构体定义
cpp
typedef int ElemDataSL;
typedef struct SequeList {
ElemDataSL arr[100];
int size;
}SL;
静态顺序表在创建结构体的时候就已经把容量固定,后期空间不够,不允许增加新空间,所以并不方便实际使用。
1.2 动态顺序表结构体定义
cpp
typedef int ElemDataSL;
typedef struct SequeList {
ElemDataSL* arr;
int size;
int capatity;
}SL;
动态顺序表在创建结构体的时候定义了arr的指针作为一段连续内存空间的首地址,如果有需要可以用realloc开辟新空间进行扩容处理。
1.2.1 接口声明
cpp
//初始化
void InitSequeList(SL* s);
//尾插
void SequeListPushBack(SL* s,ElemDataSL num);
//尾删
void SequeListPopBack(SL* s);
//头插
void SequeListPushFront(SL* s, ElemDataSL num);
//头删
void SequeListPopFront(SL* s);
//pos处插
void SequeListPushInsert(SL* s,ElemDataSL num,int pos);
//pos处删
void SequeListPopInsert(SL* s,int pos);
//显示
void SequeListShowData(SL* s);
// 顺序表删除pos位置的值
void SequeListErase(SL*s, size_t pos);
// 顺序表销毁
void SequeListDestory(SL* s);
1.2.2 初始化
cpp
//初始化
void InitSequeList(SL* s) {
assert(s);
s->arr = (ElemDataSL*)malloc(DefaultData * sizeof(ElemDataSL));
s->capatity = DefaultData;
s->size = 0;
}
1.2.3 尾插
cpp
//尾插
void SequeListPushBack(SL* s,ElemDataSL num) {
assert(s);
AddCapatity(s);
s->arr[s->size] = num;
s->size++;
}
1.2.4 尾删
cpp
//尾删
void SequeListPopBack(SL* s)
{
assert(s);
s->size--;
}
1.2.5 头插
cpp
//头插
void SequeListPushFront(SL* s,ElemDataSL num) {
AddCapatity(s);
for (int i = s->size-1; i >=0; i--)
{
s->arr[i + 1] = s->arr[i];
}
s->arr[0] = num;
s->size++;
}
1.2.6 头删
cpp
//头删
void SequeListPopFront(SL* s)
{
for (int i = 0; i <= s->size - 1; i++)
{
s->arr[i] = s->arr[i + 1];
}
s->size--;
}
1.2.7 中间插入
cpp
//pos处插
void SequeListPushInsert(SL* s,ElemDataSL num,int pos)
{
AddCapatity(s);
for (int i = s->size - 1; i >= pos-1; i--)
{
s->arr[i + 1] = s->arr[i];
}
s->arr[pos-1] = num;
s->size++;
}
1.2.8 中间删除
cpp
//pos处删
void SequeListPopInsert(SL* s, int pos) {
for (int i = pos-1; i <= s->size - 1; i++)
{
s->arr[i] = s->arr[i + 1];
}
s->size--;
}
1.2.9 打印顺序表
cpp
//显示
void SequeListShowData(SL* s)
{
assert(s);
for (int i = 0; i < s->size; i++)
{
printf("%d ", s->arr[i]);
}
printf("\n");
}
1.3 顺序表销毁
cpp
// 顺序表销毁
void SequeListDestory(SL* s) {
free(s->arr);
s->arr = NULL;
}
顺序表优点:可以利用随机访问。
缺点:开辟空间可能会导致空间浪费,增删改查的时间复杂度为O(N)。
2 链表
链表是一种物理存储结构上非连续、非顺序的存储结构,数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的 。
注意:
1、链式结构在逻辑上是连续的,但在物理上非连续。
2、在堆上开辟空间。
3、在堆上申请空间,按照一定策略进行的,两次开辟的空间可能连续也可能不连续。
2.1 单链表
无头单向非循环链表:结构简单,一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的子结构,如哈希桶、图的邻接表等等。
2.2 接口声明
cpp
typedef int SLDATATYPE;
typedef struct SListNode {
int data;
struct SListNode* next;
}SListNode;
//尾插
void SListPushBack(SListNode** pphead, SLDATATYPE num);
//尾删
void SListPopBack(SListNode* phead);
//头插
void SListPushFront(SListNode** pphead, SLDATATYPE num);
//头删
void SListPopFront(SListNode* phead);
//查找
SListNode* SListFind(SListNode* phead, SLDATATYPE num);
//中间后插
void SListInsertAfter(SListNode* pos, SLDATATYPE num);
//中间删
void SListEraseAfter(SListNode* pos);
//打印
void SListPrint(SListNode* phead);
//销毁链表
void SListDistory(SListNode** phead);
2.3 尾插
cpp
//尾插
void SListPushBack(SListNode* *pphead, SLDATATYPE num) {
SListNode* NewNode = BuySListNode(num);
if (*pphead == NULL)
{
*pphead= NewNode;
}
else
{ SListNode* tail = *pphead;
while (tail->next!=NULL)
{
tail = tail->next;
}
tail->next= NewNode;
}
}
2.4 尾删
cpp
//尾删
void SListPopBack(SListNode** phead)
{
SListNode* tail = *phead;
SListNode* prev = tail;
if (*phead == NULL)
{
return;
}
else if ((*phead)->next == NULL)
{
free(*phead);
*phead = NULL;
}
else
{
while (tail->next != NULL)
{
prev = tail;
tail = tail->next;
}
free(tail);
prev->next = NULL;
}
}
2.5 头插
cpp
//头插
void SListPushFront(SListNode** pphead, SLDATATYPE num)
{
SListNode* newNode = BuySListNode(num);
if ((*pphead) == NULL)
{
*pphead = newNode;
}
else
{
newNode->next = *pphead;
}
*pphead = newNode;
}
2.6 头删
cpp
//头删
void SListPopFront(SListNode* *pphead)
{
SListNode* head = *pphead;
if (head == NULL)
{
return;
}
else if (head->next == NULL)
{
*pphead = NULL;
}
else
{
(*pphead) = (*pphead)->next;
free(head);
}
}
2.7 查找
cpp
SListNode* SListFind(SListNode* phead, SLDATATYPE num) {
SListNode* ptr = phead;
while (ptr)
{
if (ptr->data == num)
{
printf("%d找到了!\n",ptr->data);
return ptr;
}
ptr = ptr->next;
}
printf("%d没找到!\n",num);
return NULL;
}
2.8 中间后插
cpp
void SListInsertAfter(SListNode* *pos, SLDATATYPE num)
{
SListNode* newNode = BuySListNode(num);
newNode->next = (*pos)->next;
(*pos)->next = newNode;
}
2.9 中间后删
cpp
void SListEraseAfter(SListNode* pos)
{
assert(pos);
assert(pos->next);
SListNode* next = pos->next;
pos->next = next->next;
free(next);
}
3 打印
cpp
//打印
void SListPrint(SListNode* phead)
{
SListNode* cur = phead;
while (cur)
{
printf("%d->", cur->data);
cur = cur->next;
}
printf("NULL\n");
}
3.1 销毁链表
cpp
void SListDistory(SListNode** phead)
{
assert(*phead);
SListNode* next = (*phead)->next;
while (next)
{
free(*phead);
*phead = next;
next = next->next;
}
free(*phead);
*phead = NULL;
}
单链表优点:需要增加多少个元素就开辟多少空间不会导致空间浪费,插入时间复杂度低。
缺点:不能随机访问,只能依次往后访问,无法实现从后往前。
2.2 双链表
头节点不存储有效数据。
2.2.1 接口声明
cpp
typedef int ListData;
typedef struct ListNode
{
ListData data;
struct ListNode* next;
struct ListNode* prev;
}ListNode;
//链表创建
ListNode* ListCreate();
//尾插
void ListPushBack(ListNode* phead, ListData x);
//尾删
void ListPopBack(ListNode* phead);
//头插
void ListPushFront(ListNode* phead, ListData x);
//头删
void ListPopFront(ListNode* phead);
//查找
ListNode* ListFind(ListNode* phead, ListData x);
//中间插
void ListInsert(ListNode* pos,ListData x);
//中间删
void ListErase(ListNode* pos);
//显示
void ListPrint(ListNode* phead);
//清空链表
void ListClear(ListNode** phead);
//销毁链表
void ListDestory(ListNode* phead);
2.2.2 创建新节点
cpp
ListNode* BuyListNode(ListData x)
{
ListNode* node = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
node->data = x;
node->next = NULL;
node->prev = NULL;
return node;
}
2.2.3 双链表创建
cpp
ListNode* ListCreate() {
ListNode* phead = BuyListNode(0);
phead->next = phead;
phead->prev = phead;
return phead;
}
2.2.4 尾插
cpp
//尾插
void ListPushBack(ListNode* phead, ListData x)
{
assert(phead);
ListNode* tail = phead->prev;
ListNode* newNode = BuyListNode(x);
tail->next = newNode;
newNode->prev = tail;
newNode->next = phead;
phead->prev = newNode;
}
2.2.5 尾删
cpp
//尾删
void ListPopBack(ListNode* phead)
{
assert(phead->next != phead);
/*ListNode* tail = phead->prev;
ListNode* tailPrev = tail->prev;
tailPrev->next = phead;
phead->prev = tailPrev;*/
ListErase(phead->prev);
}
2.2.6 头插
cpp
//头插
void ListPushFront(ListNode* phead, ListData x)
{
ListNode* newNode = BuyListNode(x);
ListNode* pheadNext = phead->next;
phead->next = newNode;
newNode->prev = phead;
newNode->next = pheadNext;
pheadNext->prev = newNode;
}
2.2.7 头删
cpp
//头删
void ListPopFront(ListNode* phead)
{
ListNode* pheadNext = phead->next;
phead->next = pheadNext->next;
pheadNext->next->prev = phead;
free(pheadNext);
}
2.2.8 查找
cpp
//查找
ListNode* ListFind(ListNode* phead, ListData x)
{
ListNode* pos = NULL;
ListNode* cur = phead->next;
while (cur != phead)
{
if (cur->data == x)
{
pos = cur;
break;
}
cur = cur->next;
}
return pos;
}
2.2.9 中间插
cpp
//中间插
void ListInsert(ListNode* pos, ListData x)
{
assert(pos);
/*ListNode* newNode = BuyListNode(x);
ListNode* posPrev = pos->prev;
newNode->next = pos;
pos->prev = newNode;
posPrev->next = newNode;
newNode->prev = posPrev;*/
ListPushFront(pos->prev, x);
}
2.3 中间删
cpp
//中间删
void ListErase(ListNode* pos)
{
ListNode* posPrev = pos->prev;
ListNode* posNext = pos->next;
posPrev->next = posNext;
posNext->prev = posPrev;
free(pos);
}
2.3.1 显示
cpp
//显示
void ListPrint(ListNode* phead)
{
assert(phead);
ListNode* tail = phead->next;
while (tail != phead)
{
printf("%d ", tail->data);
tail = tail->next;
}
printf("\n");
}
2.3.2 清空链表
cpp
void ListClear(ListNode** phead)
{
ListNode* cur = (*phead)->next;
while (cur != *phead)
{
ListNode* next = cur->next;
free(cur);
cur = next;
}
(*phead)->next = *phead;
(*phead)->prev = *phead;
}
2.3.3 销毁链表
cpp
//销毁链表
void ListDestory(ListNode** phead)
{
ListClear(phead);
free(*phead);
}
双链表优点:插入时间复杂度比单链表更低,可以前驱访问。
缺点:不能随机访问。
3 顺序表和链表的区别
|--------------|------------------|----------------|
| 不同点 | 顺序表 | 链表 |
| 存储空间上 | 物理上一定连续 | 逻辑上连续,物理上不一定连续 |
| 随机访问 | 支持O(1) | 不支持O(N) |
| 任意位置插入或者删除元素 | 可能需要搬移元素,效率低O(N) | 只需修改指针指向 |
| 插入 | 动态顺序表,空间不够时需要扩容 | 没有容量概念 |
| 应用场景 | 元素高效存储+频繁访问 | 任意位置插入和删除频繁 |
| 缓存利用率 | 高 | 低 |