深入理解数据结构(2)：顺序表和链表详解

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• 文章主题：顺序表和链表详解🌱
• 所属专栏：深入理解数据结构📘
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前言

顺序表和链表是数据结构的基础，也是最基本、最简单、最常用的数据结构——线性表的两种主要形式，以下是博主对于顺序表和链表这两种最基本数据结构的详解。

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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。

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顺序表

概念及结构

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。在数组上完成数据的增删查改。
顺序表一般可分为：
1.静态顺序表：使用定长数组存储元素。

2.动态顺序表：使用动态开辟的数组存储。

顺序表的实现

静态顺序表只适用于确定知道需要存多少数据的场景。静态顺序表的定长数组导致N定大了，空间开多了浪费，开少了不够用。所以现实中基本都是使用动态顺序表，根据需要动态的分配空间大小，所以下面我们实现动态顺序表。

SList.h

// SeqList.h
#pragma once
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>

typedef int SLDataType;
typedef struct SeqList
{
   
   
	SLDataType* a;
	int size;     // 有效数据
	int capacity; // 空间容量
}SeqList;

// 对数据的管理:增删查改 
void SeqListInit(SeqList* ps);
void SeqListDestroy(SeqList* ps);
static void SeqListCheckCapacity(SeqList* ps);
void SeqListPrint(SeqList* ps);
void SeqListPushBack(SeqList* ps, SLDataType x);
void SeqListPushFront(SeqList* ps, SLDataType x);
void SeqListPopBack(SeqList* ps);
void SeqListPopFront(SeqList* ps);

// 顺序表查找
int SeqListFind(SeqList* ps, SLDataType x);
// 顺序表在pos位置插入x
void SeqListInsert(SeqList* ps, int pos, SLDataType x);
// 顺序表删除pos位置的值
void SeqListErase(SeqList* ps, int pos);

SList.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "SeqList.h"
void SeqListInit(SeqList* ps)
{
   
   
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->size = 0;
	ps->capacity = 0;
}
void SeqListDestroy(SeqList* ps)
{
   
   
	assert(ps);
	if (ps->a != NULL)
	{
   
   
		free(ps->a);
		ps->a = NULL;
		ps->size = 0;
		ps->capacity = 0;
	}
}
void SeqListPrint(SeqList* ps)
{
   
   
	assert(ps);
	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
	{
   
   
		printf("%d ", ps->a[i]);
	}
	printf("\n");
}
static void SeqListCheckCapacity(SeqList* ps)
{
   
   
	assert(ps);
	if (ps->size == ps->capacity)
	{
   
   
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
		SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->a, sizeof(SLDataType) * newcapacity);// realloc函数在对NULL扩容时功能会自动
		if (tmp == NULL)                                                               // 变成类似于malloc函数的功能直接在动态
		{
   
                                                                                 // 区开辟一块动态内存空间，但仅限于是具有
			perror("realloc fail");                                                    // 了初始化空指针的函数才行。
			return;
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}
}
void SeqListPushBack(SeqList* ps, SLDataType x)
{
   
        
	assert(ps);
	SeqListCheckCapacity(ps);
	ps->a[ps->size++] = x; 
}
void SeqListPushFront(SeqList* ps, SLDataType x)
{
   
   
	assert(ps);
	SeqListCheckCapacity(ps);
	//挪动腾空
	int end = ps->size - 1;
	while (end >= 0)
	{
   
   
		ps->a[end + 1] = ps->a[end];
		--end;
	}
	ps->a[0] = x;
	ps->size++;
}
void SeqListPopBack(SeqList* ps)
{
   
   
	assert(ps);
	//温柔的检查
	//if (ps->size == 0)
	//{
   
   
	//	printf("The size has already been set to 0.");
	//	return;
	//}
	//暴力检查
	assert(ps->size > 0);
	ps->size--;
}
void SeqListPopFront(SeqList* ps)
{
   
   
	assert(ps);
	assert(ps->size > 0);
	int begin = 1;
	//挪动覆盖
	while (begin < ps->size)
	{
   
   
		ps->a[begin - 1] = ps->a[begin++];
	}
	ps->size--;
}
//void SeqListFind()
//{
   
   
//
//}
void SeqListInsert(SeqList* ps, int pos, SLDataType x)
{
   
   
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);
	SeqListCheckCapacity(ps);
	// 挪动腾空
	int end = ps->size - 1;
	while (end >= pos)
	{
   
   
		ps->a[end + 1] = ps->a[end--];
	}
	ps->a[pos] = x;
	ps->size++;
}
void SeqListErase(SeqList* ps, int pos, SLDataType x)
{
   
   
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos < ps->size);
	SeqListCheckCapacity(ps);
	int begin = pos + 1;
	while (begin < ps->size)
	{
   
   
		ps->a[begin - 1] = ps->a[begin++];
	}
	ps->size--;
}
int SeqListFind(SeqList* ps, SLDataType x)
{
   
   
	assert(ps);
	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
	{
   
   
		if (ps->a[i] == x)
			return i;
	}
	return -1;
}

Test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "SeqList.h"
void TestSeqList1()
{
   
   
	SeqList S1;
	SeqListInit(&S1);
	SeqListPushBack(&S1, 1);
	SeqListPushBack(&S1, 3);
	SeqListPushBack(&S1, 4);
	SeqListPushBack(&S1, 5);
	SeqListPushBack(&S1, 6);
	SeqListPushBack(&S1, 7);
	SeqListPushBack(&S1, 8);
	SeqListPrint(&S1);
	SeqListPushFront(&S1, 10);
	SeqListPushFront(&S1, 20);
	SeqListPushFront(&S1, 30);
	SeqListPushFront(&S1, 40);
	SeqListPrint(&S1);
	SeqListDestroy(&S1);
}
void TestSeqList2()
{
   
   
	SeqList S1;
	SeqListInit(&S1);
	SeqListPushBack(&S1, 1);
	SeqListPushBack(&S1, 3);
	SeqListPushBack(&S1, 4);
	SeqListPushBack(&S1, 5);
	SeqListPushBack(&S1, 6);
	SeqListPushBack(&S1, 7);
	SeqListPushBack(&S1, 8);
	SeqListPrint(&S1);
	SeqListPopBack(&S1);
	SeqListPopBack(&S1);
	SeqListPrint(&S1);

	SeqListDestroy(&S1);
}
void TestSeqList3()
{
   
   
	Seq