顺序表(详解)
敲上瘾 2024-08-04 17:35:01 阅读 71
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：
<code>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：
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：
#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：
#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：
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：
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:
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：
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：
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：
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：
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：
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：
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：
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
#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
#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
#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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