【数据结构初阶】顺序表专题

文章目录

顺序表
1.数据结构相关概念
- - 1、什么是数据结构
  - 2、为什么需要数据结构？
2.顺序表

顺序表

1.数据结构相关概念

1、什么是数据结构

数据结构是由"数据"和"结构"两词组合⽽来。

**什么是数据？**常⻅的数值1、2、3、4...、教务系统⾥保存的⽤⼾信息（姓名、性别、年龄、学历等等）、⽹⻚⾥⾁眼可以看到的信息（⽂字、图⽚、视频等等），这些都是数据
什么是结构？

当我们想要使⽤⼤量使⽤同⼀类型的数据时，通过⼿动定义⼤量的独⽴的变量对于程序来说，可读性⾮常差，我们可以借助数组这样的数据结构将⼤量的数据组织在⼀起，结构也可以理解为组织数据的⽅式。

想要找到草原上名叫"咩咩"的⽺很难，但是从⽺圈⾥找到1号⽺就很简单，⽺圈这样的结构有效将⽺群组织起来。
概念：数据结构是计算机存储、组织数据的⽅式。数据结构是指相互之间存在⼀种或多种特定关系

的数据元素的集合。数据结构反映数据的内部构成，即数据由那部分构成，以什么⽅式构成，以及数据元素之间呈现的结构。

总结：

1）能够存储数据（如顺序表、链表等结构）

2）存储的数据能够⽅便查找

2、为什么需要数据结构？

如图中所⽰，不借助排队的⽅式来管理客⼾，会导致客⼾就餐感受差、等餐时间⻓、餐厅营业混乱等情况。同理，程序中如果不对数据进⾏管理，可能会导致数据丢失、操作数据困难、野指针等情况。通过数据结构，能够有效将数据组织和管理在⼀起。按照我们的⽅式任意对数据进⾏增删改查等操

作。

最基础的数据结构：数组。

【思考】有了数组，为什么还要学习其他的数据结构？

假定数组有10个空间，已经使⽤了5个，向数组中插⼊数据步骤：

求数组的⻓度，求数组的有效数据个数，向下标为数据有效个数的位置插⼊数据（注意：这⾥是否要判断数组是否满了，满了还能继续插⼊吗）...

假设数据量⾮常庞⼤，频繁的获取数组有效数据个数会影响程序执⾏效率。
结论：最基础的数据结构能够提供的操作已经不能完全满⾜复杂算法实现。

2.顺序表

1、顺序表的概念及结构

顺序表是线性表的一种

线性表有物理结构和逻辑结构

线性表的物理结构不一定连续

但逻辑结构一定连续

那什么是线性表呢？

线性表（linearlist）是n个具有相同特性的数据元素的有限序列。线性表是⼀种在实际中⼴泛使⽤的数据结构，常⻅的线性表：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。

案例：蔬菜分为绿叶类、⽠类、菌菇类。

线性表指的是具有部分相同特性的⼀类数据结构的集合

顺序表的物理结构跟逻辑结构都是连续的

2、顺序表分类

• 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

• 顺序表分类

◦ 静态顺序表

◦ 动态顺序表

3、动态顺序表的实现

先创建1个头文件用来声明函数，两个.c文件，SeqList.c顺序表的实现，test.c用来测试

1.定义一个动态顺序表

c 复制代码

typedef struct SeqList//sequence顺序的 
{
	SLDataType* arr;
	int size;//有效数据个数
	int capacity;//空间大小
}SL;//SeqList太长 我们把他换成SL

因为我们不知道以后使用时要用什么类型的数据，所以我们最好给数据类型起一个别名

c 复制代码

typedef int SLDataType;

2.顺序表的初始化

c 复制代码

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

注意: 这里函数传参一定要用地址传参

3.顺序表的销毁

c 复制代码

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

4.顺序表达的尾插

c 复制代码

void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{
	assert(ps);//表达式为真，继续执行 表达式为假 程序报错
	//插入之前先看空间够不够
	if (ps->size == ps->capacity)
{
	//申请空间
	//只有realloc可以增容
	//增容通常来说是成倍数的增加 一般是2倍或3倍 不能频繁增容 会造成性能降低
	int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
	SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newcapacity * sizeof(SLDataType));//用临时变量来接收，防止内存开辟失败数据丢失
	if (tmp == NULL)
	{
		perror("realloc fail");
		exit(1);//直接退出程序，不再执行
	}
	//空间申请成功
	ps->arr = tmp;
	ps->capacity = newcapacity;
}
	ps->arr[ps->size++] = x;	
}

5.顺序表的头插

c 复制代码

void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	SLCheckCapacity(ps);
	//先让顺序表中数据整体后移一位
	for (int i = ps->size; i>0; i--)
	{
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];//arr[1]=arr[0]
	}
	ps->arr[0] = x;
	ps->size++;//加了一个数据
}

6.空间大小检查函数

我们注意到在头插跟尾插中都检查了空间的大小

所以我们可以把他封装成函数

c 复制代码

oid SLCheckCapacity(SL* ps)
{
	if (ps->size == ps->capacity)
	{
		//申请空间
		//只有realloc可以增容
		//增容通常来说是成倍数的增加 一般是2倍或3倍 不能频繁增容 会造成性能降低
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newcapacity * sizeof(SLDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(1);//直接退出程序，不再执行
		}
		//空间申请成功
		ps->arr = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}
}

7.顺序表的尾删

c 复制代码

void SLPopBack(SL* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->size);//判断顺序表是否为空
		//ps->arr[ps->size - 1] = -1;
	ps->size--;	
}

8.顺序表的头删

c 复制代码

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];//逐个向前替换 最后一个是arr[size-2]=arr[size-1]
	}
	ps->size--;//这个不能忘
}

9.测试看效果

c 复制代码

#include"SeqList.h"
void SLTest01()
{
	SL sl;
	SLInit(&sl);//这里要传地址  传值（值拷贝） 这都没有初始化 没有值
	SLPushBack(&sl, 1);//尾插
	SLPushBack(&sl, 2);
	SLPushBack(&sl, 3);
	SLPushBack(&sl, 4);
	SLPrintf(sl);//打印函数 放下文

  //头插
	SLPushFront(&sl, 5);
	SLPushFront(&sl, 6);
	SLPrintf(sl);
//尾删
	SLPopBack(&sl);
	SLPrintf(sl);
  //头删
	SLPopFront(&sl);
	SLPopFront(&sl);
	SLPopFront(&sl);
    SLPrintf(sl);
    
	SLDestroy(&sl);//销毁
}
int main()
{
	SLTest01();

	return 0;
}

c 复制代码

void SLPrintf(SL s)//上文中的打印函数 这里不是对底层的修改 所以传值即可
{
	for (int i = 0; i < s.size; i++)
	{
		printf("%d ", s.arr[i]);
	}
	printf("\n");
}