数据结构初阶之顺序表的介绍与动态顺序表的实现

一、线性表

线性表 (linear list)是由 n 个具有相同特性的数据元素组成的有限序列。线性表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...

线性表在逻辑 上是线性结构 ,也就说是连续的一条直线 。但是在物理结构 上并不一定是连续的,线性表在物理上存储时,通常以数组和链式结构的形式存储。

二、顺序表

1、概念与结构

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。

顺序表和数组的关系:

(1)顺序表的底层结构是数组;

(2)顺序表已经实现在数组中增加数据、删除数据、修改数据、查找数据等功能,是对数组的封装。

2、分类

(1)静态顺序表

概念:使用定长数组存储元素。

typedef int SLDataType;

#define N 7

typedef struct SeqList

{

SLDataType a[ N ] ; //定长数组

int size ; //有效数据个数

}SL ;

静态顺序表的缺陷:空间给小了,空间不够用;空间给大了,会造成空间浪费。

(2)动态顺序表

概念:动态顺序表可以按需申请空间。

typedef int SLDataType;

typedef struct SeqList

{

SLDataType* a ; //可增容(增加容量)

int size ; //有效数据个数

int capacity ; //空间容量

}SL ;

三、动态顺序表的实现

项目创建的时候,要创建一个头文件(.h)SeqList.h ,两个源文件(.c)SeqList.c ,test.c 。SeqList.h 用于定义结构体和声明函数;SeqList.c 用于实现函数;test.c 用于测试函数,每实现一个函数要进行测试,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。

(1)SeqList.h

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<assert.h>

//声明结构体

typedef int SLDataType;

typedef struct SeqList

{

SLDataType* arr;

int size;

int capacity;

}SL;

//初始化结构体的函数

void Init_SL(SL* ps);

//判断空间是否充满的函数

void Check_Capacity_SL(SL* ps);

//实现尾插(从尾部插入数值)

void Push_Back_SL(SL* ps, SLDataType x);

//实现头插(从下标为0的位置插入数据)

void Push_Front_SL(SL* ps, SLDataType x);

//实现打印ps->arr数组的函数,可用于测试

void Print_SL(SL* ps);

//实现尾删(从尾部删除数值)

void Pop_Back_SL(SL* ps);

//实现头删(删除下标为0的元素,其余元素前移)

void Pop_Front_SL(SL* ps);

//实现查找数值的函数,找到就返回下标;未找到就返回-1;

int Find_Data_SL(SL* ps, SLDataType x);

//实现指定位置之前插入数据,site是要插入的位置,x是要插入的数据

void Insert_SL(SL* ps, int site, SLDataType x);

//实现删除指定位置的数据

void Delete_SL(SL* ps, int site);

//使用结束,实现销毁顺序表的函数

void Destroy_SL(SL* ps);

(2)SeqList.c

#include"SeqList.h"

//初始化结构体的函数

void Init_SL(SL* ps)

{

ps->arr = NULL;

ps->size = ps->capacity = 0;

}

//判断空间是否充满的函数

void Check_Capacity_SL(SL* ps)

{

if (ps->size == ps->capacity)

{

int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;

SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newcapacity * sizeof(SLDataType));

if (!tmp)

{

perror("realloc ");

exit(1);

}

ps->arr = tmp;

ps->capacity = newcapacity;

}

}

注意:增容一般成倍数去增加,一般是3倍,2倍......推荐是2倍去增加。若每次只增加一个空间,会存在频繁扩容,扩容的过程是:重新找大空间->拷贝旧数据->释放旧空间。频繁扩容会导致程序执行效率低下。

//实现尾插(从尾部插入数值)

void Push_Back_SL(SL* ps, SLDataType x)

{

assert(ps); //ps不能为NULL

Check_Capacity_SL(ps);

ps->arr[ps->size++] = x;

}

//实现头插(从下标为0的位置插入数据)

void Push_Front_SL(SL* ps, SLDataType x)

{

assert(ps);

Check_Capacity_SL(ps);

for (int i = ps->size; i > 0; i--)

{

ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];

}

ps->arr[0] = x;

ps->size++;

}

//实现打印ps->arr数组的函数,可用于测试

void Print_SL(SL* ps)

{

for (int i = 0; i < ps->size; i++)

{

printf("%d ", ps->arr[i]);

}

printf("\n");

}

//实现尾删(从尾部删除数值)

void Pop_Back_SL(SL* ps)

{

assert(ps && ps->size);

ps->size--;

}

//实现头删(删除下标为0的元素,其余元素前移)

void Pop_Front_SL(SL* ps)

{

assert(ps && ps->size);

for (int i = 0; i < ps->size - 1; i++)

{

ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];

}

ps->size--;

}

//实现查找数值的函数,找到就返回下标;未找到就返回-1;

int Find_Data_SL(SL* ps, SLDataType x)

{

assert(ps);

for (int i = 0; i < ps->size; i++)

{

if (ps->arr[i] == x)

{

return i;

}

}

return -1;

}

//实现指定位置之前插入数据

void Insert_SL(SL* ps, int site, SLDataType x)

{

assert(ps && site >= 0 && site <= ps->size);

Check_Capacity_SL(ps);

for (int i = ps->size; i > site; i--)

{

ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];

}

ps->arr[site] = x;

ps->size++;

}

//实现删除指定位置的数据

void Delete_SL(SL* ps, int site)

{

assert(ps && site >= 0 && site < ps->size);

for (int i = site; i < ps->size - 1; i++)

{

ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];

}

ps->size--;

}

//使用结束,实现销毁顺序表的函数

void Destroy_SL(SL* ps)

{

if (ps->arr)

{

free(ps->arr);

}

ps->arr = NULL;

ps->size = ps->capacity = 0;

}

test.c自行测试,这里不予提供。

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