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数据结构：线性表之-顺序表

目录

1.线性表概念

1.1 什么是顺序列表

1.2 线性表

2.顺序表实现

将有以下功能：

详细过程

顺序表的动态存储

顺序表初始化

尾插

扩容

头插

更改后的尾插

尾删

头删

打印

释放内存

优化顺序表 (任意位置插入删除)

优化后的头插尾插

优化后的头删尾删

查找和删除

进行装饰(菜单)

成品

SeqList.h

SeqList.c

Test.c:

1.线性表概念

1.1 什么是顺序列表

顺序列表（Sequential List）是一种使用连续的内存空间存储元素的线性数据结构。顺序列表中的元素按照其在内存中的物理顺序依次排列，同时通过索引来访问元素。

顺序列表可以使用数组来实现，数组的下标就是元素的索引。由于数组具有随机访问的特性，即可以通过索引直接访问元素，因此顺序列表在查找指定位置的元素时具有较高的效率。

顺序列表的特点包括：

  1. 连续的内存空间：顺序列表中的元素在内存中是连续存储的，这样可以通过索引进行快速访问，提高了访问效率。

  2. 固定大小：顺序列表的大小在创建时就确定，一旦分配了固定大小的内存空间，就无法自动扩展或缩小。需要预估元素的个数，以避免空间浪费或溢出。

  3. 随机访问效率高：由于顺序列表基于数组实现，并支持随机访问，可以在O(1)的时间复杂度内获取指定位置的元素值。

  4. 插入和删除的效率较低：当需要在顺序列表的中间位置插入或删除元素时，需要移动部分元素，导致时间复杂度为O(n)。因此，在有频繁的插入和删除操作时，顺序列表的效率可能较低。

需要注意的是，顺序列表适用于元素个数固定且随机访问较为频繁的场景。当需要频繁进行插入和删除操作，或者元素个数不确定时，可以考虑其他数据结构，如链表。

1.2 线性表

线性表（linear list）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。

2.顺序表实现

将有以下功能：

// 顺序表的动态存储
typedef struct SeqList

// 基本增删查改接口  
// 顺序表初始化  
void SeqListInit(SeqList* psl);  
// 顺序表销毁  
void SeqListDestory(SeqList* psl);  
// 顺序表打印  
void SeqListPrint(SeqList* psl);  
// 检查空间，如果满了，进行增容  
void CheckCapacity(SeqList* psl);  
// 顺序表尾插  
void SeqListPushBack(SeqList* psl, SLDataType x);  
// 顺序表尾删  
void SeqListPopBack(SeqList* psl);  
// 顺序表头插  
void SeqListPushFront(SeqList* psl, SLDataType x);  
// 顺序表头删  
void SeqListPopFront(SeqList* psl);  
// 顺序表查找  
int SeqListFind(SeqList* psl, SLDataType x);  
// 顺序表在pos位置插入x  
void SeqListInsert(SeqList* psl, size_t pos, SLDataType x);  
// 顺序表删除pos位置的值  
void SeqListErase(SeqList* psl, size_t pos);

详细过程

定义三个文件：
头文件 SeqList.h
函数的实现SeqList.c
代码的测试 Test.c

顺序表的动态存储

//SeLqist.h
#define N 200
typedef int SLDataType;

//静态顺序表 -- N太小，可能不够用 N太大，可能浪费空间
//struct SeqList
//{
//	SLDataType a[N];
//	int size;
//	int capa;
//};

//动态顺序表
typedef struct SeqList
{
	SLDataType* a;// 指向数组的指针
	int size;	  // 数据个数
	int capacity;//  容量-空间大小
}SL;

顺序表初始化

//SeqList.c
void SLInit(SL* ps)
{
	ps->a = NULL;
	ps->size =ps->capacity= 0;
}

尾插

void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{
	//检查容量空间，满了扩容
	if (ps->capacity == ps->size)
	{
		int newCapacity = 0;
		if (ps->capacity == 0)
			newCapacity = ps->capacity = 4;
		else
			newCapacity = ps->capacity * 2;
		SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->a, newCapacity * sizeof(SLDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			printf("realloc fail\n");
			//exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	}
	ps->a[ps->size] = x;
	ps->size++;
}

扩容

//动态增容
void SLCheckCapacity(SL* ps)
{
   //检查容量空间，满了扩容
   if (ps->capacity == ps->size)
   {
   	int newCapacity = 0;
   	if (ps->capacity == 0)
   		newCapacity = ps->capacity = 4;
   	else
   		newCapacity = ps->capacity * 2;
   	SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->a, newCapacity * sizeof(SLDataType));
   	if (tmp == NULL)
   	{
   		printf("realloc fail\n");
   		//exit(-1);
   	}
   	ps->a = tmp;
   	ps->capacity = newCapacity;
   }
}

头插

因为多处要进行数据扩容，故将数据扩容单独用写为一个函数

void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{
	SLCheckCapacity(ps);
	ps->a[ps->size] = x;
	ps->size++;
}

更改后的尾插

//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{
	SLCheckCapacity(ps);
	ps->a[ps->size] = x;
	ps->size++;
}

尾删

void SLPopBack(SL* ps)
{
	//尾部要删除的数字无需重新定义数字，意义不大
	//只需将 size-- 即可(要防止越界)
	assert(ps->size>0);//防止空了还继续删除
	ps->size--;
}

头删

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

打印

//打印
void SLPrint(SL* ps)
{
	assert(ps!=NULL);

	for (int i = 0;i < ps->size;i++)
	{
		printf("%d ", ps->a[i]);
	}
	printf("\n");
}

释放内存

//释放内存
void SLDestory(SL* ps)
{
	assert(ps != NULL);

	if (ps->a)
	{
		free(ps->a);
		ps->a = NULL;
		ps->capacity = ps->size = 0;
	}
}

优化顺序表 (任意位置插入删除)

增加顺序表功能：在中间部分 插入/删除 数字，也可简化头尾插删代的码量

//任意位置插入 （插入数据都要防止越界）
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos < ps->size);

	SLCheckCapacity(ps);

	int end = ps->size - 1;
	while (end>=pos)
	{
		ps->a[end + 1] = ps->a[end];
		--end;
	}
	ps->a[pos] = x;
	ps->size++;
}

//任意位置删除
void SLErase(SL* ps, int pos)
{
	assert(pos >= 0 && pos < ps->size);
	
	int begin = pos;
	while (begin<ps->size)
	{
		ps->a[begin] = ps->a[begin + 1];
		++begin;
	}
	ps->size--;
}

既然已经做到在任意位置可以插入代码，则可以对之前写的代码进行简化：

优化后的头插尾插

//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{
	SLInsert(ps, ps->size, x);
}

//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{
	SLInsert(ps, 0, x);
}

优化后的头删尾删

//尾删
void SLPopBack(SL* ps)
{
	SLErase(ps, ps->size - 1);
}

//头删
void SLPopFront(SL* ps)
{
	SLErase(ps, 0);
}

查找和删除

//查找
int SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{
	for (int i = 0; i <ps->size; i++)
	{
		if (ps->a[i] == x)
			return i;
	}
	return -1;//没找到
}

//修改
int SLModify(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos < ps->size);

	ps->a[pos] = x;
}

测试该两项功能test.c:

//
int x = 0;
printf("请输入你要删除的值:>");
scanf("%d", &x);
int pos = SLFind(&sl, x);
if (pos != -1)
{
	SLErase(&sl, pos);
}
else
	printf("没有找到%d\n",x);
SLPrint(&sl);
//
int y, z;
printf("请输入你要修改的值和修改后的值:>");
scanf("%d %d", &y,&z);
pos = SLFind(&sl, y);
if (pos != -1)
{
	SLModify(&sl, pos,z);
}
else
	printf("没有找到%d\n", y);
SLPrint(&sl);
//
int f = 0;
printf("请输入你要删除的值,并删除所有与之相同的值:>");
scanf("%d", &f);
pos = SLFind(&sl, f);
while (pos!=-1)
{
	SLErase(&sl, pos);
	pos = SLFind(&sl, f);
}

进行装饰(菜单)

void menu()
{
	printf("*******************************\n");
	printf("1.头插  2.尾插	     3.查找 \n");
	printf("4.删除  5.连续删除   6.修改  \n");
	printf("7.打印  8.退出 \n");
	printf("*******************************\n");
}

成品

SeqList.h

#pragma once

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>

typedef int SLDataType;

//静态顺序表 -- N太小，可能不够用 N太大，可能浪费空间
//struct SeqList
//{
//	SLDataType a[N];
//	int size;
//	int capa;
//};

//动态顺序表
typedef struct SeqList
{
	SLDataType* a;// 指向数组的指针
	int size;	  // 数据个数
	int capacity;//  容量-空间大小
}SL;

//初始化
void SLInit(SL* ps);

//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);

//头删
void SLPopFront(SL* ps);

//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x);

//尾删
void SLPopBack(SL* ps);

//任意位置插入
void SLInsert(SL* ps,int pos, SLDataType x);

//任意位置删除
void SLErase(SL* ps, int pos);

//打印
void SLPrint(SL* ps);

//动态增容
void SLCheckCapacity(SL* ps);

//释放内存
void SLDestory(SL* ps);

//查找
int SLFind(SL* ps, SLDataType x);

//修改
void SLModify(SL* ps, int pos, SLDataType x);

SeqList.c

#include "SeqList.h"

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

//打印
void SLPrint(SL* ps)
{
	assert(ps!=NULL);

	for (int i = 0;i < ps->size;i++)
	{
		printf("%d ", ps->a[i]);
	}
	printf("\n");
}

//动态增容
void SLCheckCapacity(SL* ps)
{
	assert(ps != NULL);

	//检查容量空间，满了扩容
	if (ps->capacity == ps->size)
	{
		int newCapacity = 0;
		if (ps->capacity == 0)
			newCapacity = ps->capacity = 4;
		else
			newCapacity = ps->capacity * 2;
		SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->a, newCapacity * sizeof(SLDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			printf("realloc fail\n");
			//exit(-1);
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	}
}

//任意位置插入 （插入数据都要防止越界）
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);

	SLCheckCapacity(ps);

	//挪动数据
	int end = ps->size - 1;
	while (end>=pos)
	{
		ps->a[end + 1] = ps->a[end];
		--end;
	}
	ps->a[pos] = x;
	ps->size++;
}

//任意位置删除
void SLErase(SL* ps, int pos)
{
	assert(pos >= 0 && pos < ps->size);
	
	int begin = pos;
	while (begin<ps->size)
	{
		ps->a[begin] = ps->a[begin + 1];
		++begin;
	}
	ps->size--;
}

//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{
	SLInsert(ps, ps->size, x);
}

//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{
	SLInsert(ps, 0, x);
}

//尾删
void SLPopBack(SL* ps)
{
	SLErase(ps, ps->size - 1);
}

//头删
void SLPopFront(SL* ps)
{
	SLErase(ps, 0);
}

//查找
int SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{
	for (int i = 0; i <ps->size; i++)
	{
		if (ps->a[i] == x)
			return i;
	}
	return -1;//没找到
}

//修改
void SLModify(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos < ps->size);

	ps->a[pos] = x;
}

//释放内存
void SLDestory(SL* ps)
{
	assert(ps != NULL);

	if (ps->a)
	{
		free(ps->a);
		ps->a = NULL;
		ps->capacity = ps->size = 0;
	}
}

Test.c:

#include "SeqList.h"
void menu()
{
	printf("*******************************\n");
	printf("1.头插  2.尾插	     3.查找 \n");
	printf("4.删除  5.连续删除   6.修改  \n");
	printf("7.打印  8.退出 \n");
	printf("*******************************\n");
}

int main()
{
	//初始化
	SL sl;
	SLInit(&sl);

	int option = -1;
	int x,y,z,f;
	do
	{
		menu();
		scanf("%d", &option);
		int val, pos;
		switch (option)
		{
		case 1:
			printf("请输入要头插的数据,以0结束:>");
			scanf("%d", &val);
			while (val!=0)
			{
				SLPushFront(&sl, val);
				scanf("%d",&val);
			}
			break;
		case 2:
			printf("请输入要尾插的数据,以0结束:>");
			scanf("%d", &val);
			while (val != 0)
			{
				SLPushBack(&sl, val);
				scanf("%d", &val);
			}
			break;
		case 3:
			printf("请输入要查找的数字:>");
			scanf("%d", &y);
			pos = SLFind(&sl, y);
			if (pos != -1)
			{
				printf("找到了%d\n", y);
			}
			else
				printf("没有找到%d\n", y);
			SLPrint(&sl);
			break;
		case 4:
			printf("请输入你要删除的值:>");
			scanf("%d", &x);
			int pos = SLFind(&sl, x);
			if (pos != -1)
			{
				SLErase(&sl, pos);
			}
			else
				printf("没有找到%d\n", x);
			SLPrint(&sl);
			break;
		case 5:
			printf("请输入你要删除的值,并删除所有与之相同的值:>");
			scanf("%d", &f);
			pos = SLFind(&sl, f);
			if (pos != -1)
			{
				while (pos != -1)
				{
					SLErase(&sl, pos);
					pos = SLFind(&sl, f);
				}
			}
			else
				printf("没有找到要删除的值%d\n", f);
			break;
		case 6:
			printf("请输入你要修改的值和修改后的值:>");
			scanf("%d %d", &y, &z);
			pos = SLFind(&sl, y);
			if (pos != -1)
			{
				SLModify(&sl, pos, z);
			}
			else
				printf("没有找到%d\n", y);
			SLPrint(&sl);
			break;
		case 7:
			SLPrint(&sl);
			break;
		case 8:
			break;
		default:
			printf("输入错误，请重新输入\n");
			break;
		}
	} while (option!=8);
	printf("退出成功\n");
	//释放内存
	SLDestory(&sl);

	return 0;
}

到这里就结束啦，创作不易，求求点个赞啦╰(°▽°)╯

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