用C语言实现一个顺序表（下）

于 2025-02-20 16:25:11 发布
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分类专栏： 数据结构 文章标签： c语言 数据结构 算法
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用C语言实现一个顺序表（下）

一、顺序表的实现（代码+分析）

在上期内容中，我们探讨了实现一个顺序表的准备工作以及一些功能——初始化、销毁、遍历、扩容、尾插和尾删的代码实现，这期内容，我们继续探讨顺序表其余一些功能的代码。

1.顺序表头部数据的插入（头插）

在顺序表的头部插入数据，方法也是简洁明了的。我们可以将数组的数据依次向后挪动一位，那么第一个元素的位置就空出来了，然后插入需要的数据即可。在具体操作时，我们应当先挪动末尾的数据，控制好循环条件。既然是插入数据，容量检查就是必不可少的了。在这里，需要注意的是，把数组整体往后挪，先挪动的是尾，这个可以和接下来的头删功能的实现（先挪动前面的数据）形成对照。代码如下：

void SeqListPushFront(SeqList* ps, DataType x)
{
	assert(ps);//既然要插入数据，那么ps这个指针不能为空
	CheckCapacity(ps);//既然要插入数据，就要检查容量是否足够
	int end = ps->size - 1;//end指的是数组最后一个元素的下标
	while (end >= 0)
	{
		ps->a[end + 1] = ps->a[end];//将数据依次向后挪动，从最后一个元素开始
		end--;//end一直要减到零，最后下标为0的元素挪动到下标为1处
	}
	ps->a[0] = x;//现在第一个位置空出来了，填入想要插入的数据
	ps->size++;//顺序表的数据量+1
}

2.顺序表头部数据的删除

头部数据删除，使用的还是整体挪动数组的方法。从数组第二个元素开始，每个元素依次向前挪动一位，这样第一个元素就被覆盖了。这里不仅要判断ps是否为空指针，如果不是空指针，还要再判断一下顺序表是否存在有效数据，即size是否大于零，size大于零删除数据才有意义。头删完成后size要-1。代码如下：

void SeqListPopFront(SeqList* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->size > 0);
	int begin = 1;//begin指的是第二个元素的下标
	while (begin <= ps->size-1)//通过第二个元素开始的整体前移，覆盖第一个元素
	{
		ps->a[begin - 1] = ps->a[begin];//将数据依次向前挪动，从第二个元素开始
		begin++;//begin要加到最后一个元素的下标位
	}
	ps->size--;//顺序表的数据量-1
}

3.顺序表特定位置的寻找

查找元素所在位置的函数有个特点，它有返回值int，返回的是所要查找元素的下标，代码如下：

int SeqListFind(SeqList* ps, DataType x)//有返回值，返回待查找元素的所在位置
{
	assert(ps);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < ps->size; i++)//一个for循环的简单遍历
	{
		if (ps->a[i] == x)
		{
			return i;//返回x值所在的位置
		}
	}
	return -1;//找不到，则返回一个负值，这个负值可以用在if语句中判断是否找到
}

4.顺序表特定位置的插入

特定位置的插入原理其实和头插相同，要注意的是，在插入数据之前，要判断一下提供的下标有没有超出数组的长度范围,还得注意一下容量的检查，以及size+1，代码如下：

void SeqListInsert(SeqList* ps, int pos, DataType x)
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);
	CheckCapacity(ps);//插入数据就要检查容量是否足够
	int end = ps->size - 1;
	while (end >= pos)
	{
		ps->a[end + 1] = ps->a[end];//和前面的头删一样的道理，将pos处及以后的数据向后挪动
		end--;
	}
	ps->a[pos] = x;//经过挪动，pos处的空间腾出来了
	ps->size++;//顺序表的数据量+1
}

5.顺序表特定位置的删除

特定位置的删除原理类似于头删，把该位置后面的元素依次向前挪动，将其覆盖即可，注意size值-1。代码如下：

void SeqListErase(SeqList* ps, int pos)
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);
	int begin = pos + 1;
	while (begin <= ps->size - 1)
	{
		ps->a[begin - 1] = ps->a[begin];//将pos后面的数据依次往前挪动，覆盖pos处的数据
		begin++;
	}
	ps->size--;//顺序表的数据量-1
}

6.运行测试

int main()
{
	SeqList s;
	SeqListInit(&s);//初始化

	SeqListPushBack(&s, 1);//尾插数据
	SeqListPushBack(&s, 2);
	SeqListPushBack(&s, 3);
	SeqListPushBack(&s, 4);
	SeqListPushBack(&s, 5);

	SeqListPrint(&s);//打印

	SeqListPushFront(&s, 1);//头插数据
	SeqListPushFront(&s, 2);
	SeqListPushFront(&s, 3);
	SeqListPushFront(&s, 4);
	SeqListPushFront(&s, 5);

	SeqListPrint(&s);//打印

	SeqListPopFront(&s);//头删数据
	SeqListPopFront(&s);
	SeqListPopFront(&s);
	SeqListPopFront(&s);
	SeqListPopFront(&s);

	SeqListPrint(&s);//打印

	int ret = SeqListFind(&s, 5);//查找 5 这个数字的下标在哪里
	if (ret >= 0)
	{
		printf("找到了，下标位置是%d\n", ret);
	}
	else
	{
		printf("找不到该数据\n");
	}

	SeqListInsert(&s, 3, 9);//在下标为3处插入数据9
	SeqListPrint(&s);//打印

	SeqListErase(&s, 3);//将刚才插入的数据9删除，它的下标是3
	SeqListPrint(&s);//打印

	SeqListDestroy(&s);//销毁

	return 0;
}

运行结果如图：
运行结果（下）

二、使用头文件——将声明与定义分离

1.头文件——SeqList.h

在顺序表中，我们为了实现它的基本功能，写了很多的函数，如果我们将结构体，函数的声明，函数的定义，以及函数的调用测试写在同一个源文件中，会大大降低代码的可读性和可维护性；因此，我们可以将结构体以及一些函数的声明放在头文件SeqList.h中，代码如图：头文件SeqList.h

2.源文件——SeqList.c（函数定义）

在源文件SeqList.c中，我们存放函数具体实现的代码，在第一行应加上 #include" SeqList.h"。代码如下：

#include "SeqList.h"

void SeqListInit(SeqList* ps)
{
	assert(ps);
	ps->a = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 4);//先开辟4个数据的空间    
	if (ps->a == NULL)//基本操作，检查动态内存开辟是否成功
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	ps->size = 0;//初始化，还未存入数据，size为0
	ps->capacity = 4;//表示初始化后能存4个数据
}

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

void CheckCapacity(SeqList* ps)
{
	assert(ps);
	if (ps->size == ps->capacity)
	{
		DataType* tmp = (DataType*)realloc(ps->a, sizeof(DataType) * ps->capacity * 2);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		ps->a = tmp;//tmp指向的是调整后内存的起始地址，
		ps->capacity *= 2;//这里采用的是两倍扩容
	}
}

void SeqListPushBack(SeqList* ps,DataType x)
{
	assert(ps);
	CheckCapacity(ps);//检查是否需要扩容
	ps->a[ps->size] = x;//插入数据
	ps->size++;//有效数据+1
}

void SeqListPopBack(SeqList* ps)
{
	if (ps->size == 0)//检查是否存在有效数据
		return;
	else
		ps->size--;//遍历的时候就不会遍历到最后一个元素了
}

void SeqListPushFront(SeqList* ps, DataType x)
{
	assert(ps);
	CheckCapacity(ps);//既然要插入数据，就要检查容量是否足够
	int end = ps->size - 1;//end指的是数组最后一个元素的下标
	while (end >= 0)
	{
		ps->a[end + 1] = ps->a[end];//将数据依次向后挪动，从最后一个元素开始
		end--;//end一直要减到零，最后下标为0的元素挪动到下标为1处
	}
	ps->a[0] = x;//现在第一个位置空出来了，填入想要插入的数据
	ps->size++;//顺序表的数据量+1
}

void SeqListPopFront(SeqList* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->size > 0);
	int begin = 1;//begin指的是第二个元素的下标
	while (begin <= ps->size-1)//通过第二个元素开始的整体前移，覆盖第一个元素
	{
		ps->a[begin - 1] = ps->a[begin];//将数据依次向前挪动，从第二个元素开始
		begin++;//begin要加到最后一个元素的下标位
	}
	ps->size--;//顺序表的数据量-1
}

int SeqListFind(SeqList* ps, DataType x)//有返回值，返回待查找元素的所在位置
{
	assert(ps);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < ps->size; i++)//一个for循环的简单遍历
	{
		if (ps->a[i] == x)
		{
			return i;//返回x值所在的位置
		}
	}
	return -1;//找不到，则返回一个负值，这个负值可以用在if语句中判断是否找到
}

void SeqListInsert(SeqList* ps, int pos, DataType x)
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);
	CheckCapacity(ps);//插入数据就要检查容量是否足够
	int end = ps->size - 1;
	while (end >= pos)
	{
		ps->a[end + 1] = ps->a[end];//和前面的头删一样的道理，将pos处及以后的数据向后挪动
		end--;
	}
	ps->a[pos] = x;//经过挪动，pos处的空间腾出来了
	ps->size++;//顺序表的数据量+1
}

void SeqListErase(SeqList* ps, int pos)
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);
	int begin = pos + 1;
	while (begin <= ps->size - 1)
	{
		ps->a[begin - 1] = ps->a[begin];//将pos后面的数据依次往前挪动，覆盖pos处的数据
		begin++;
	}
	ps->size--;//顺序表的数据量-1
}

void SeqListDestroy(SeqList* ps)
{
	assert(ps);
	free(ps->a);//释放动态开辟的空间
	ps->a = NULL;	
	ps->size = 0;//存储的有效数据没有了
	ps->capacity = 0;//数组的容量也归零
}

3.源文件——Test.c（调用测试）

在源文件Test.c中调用顺序表的功能函数，完成测试，当然第一行还是得写上 #include “SeqList.h” 。在这里，我们将上期和这期的内容结合在一起，写了两个测试函数 void Test_one() 和 void Test_two()，代码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "SeqList.h"

void Test_one()
{
	SeqList s;
	SeqListInit(&s);//初始化

	SeqListPushBack(&s, 1);//尾插数据
	SeqListPushBack(&s, 2);
	SeqListPushBack(&s, 3);
	SeqListPushBack(&s, 4);
	SeqListPushBack(&s, 5);

	SeqListPrint(&s);//打印

	SeqListPopBack(&s);
	SeqListPopBack(&s);//连续尾删两次
	SeqListPrint(&s);

	SeqListPopBack(&s);//尾删一次
	SeqListPrint(&s);

	SeqListPopBack(&s);//尾删一次
	SeqListPrint(&s);

	SeqListPopBack(&s);//尾删一次
	
	SeqListPrint(&s);//打印

	SeqListDestroy(&s);//销毁	
}

void Test_two()
{
	SeqList s;
	SeqListInit(&s);//初始化

	SeqListPushBack(&s, 1);//尾插数据
	SeqListPushBack(&s, 2);
	SeqListPushBack(&s, 3);
	SeqListPushBack(&s, 4);
	SeqListPushBack(&s, 5);

	SeqListPrint(&s);//打印

	SeqListPushFront(&s, 1);//头插数据
	SeqListPushFront(&s, 2);
	SeqListPushFront(&s, 3);
	SeqListPushFront(&s, 4);
	SeqListPushFront(&s, 5);

	SeqListPrint(&s);//打印

	SeqListPopFront(&s);//头删数据
	SeqListPopFront(&s);
	SeqListPopFront(&s);
	SeqListPopFront(&s);
	SeqListPopFront(&s);

	SeqListPrint(&s);//打印

	int ret = SeqListFind(&s, 5);//查找 5 这个数字的下标在哪里
	if (ret >= 0)
	{
		printf("找到了，下标位置是%d\n", ret);
	}
	else
	{
		printf("找不到该数据\n");
	}

	SeqListInsert(&s, 3, 9);//在下标为3处插入数据9
	SeqListPrint(&s);//打印

	SeqListErase(&s, 3);//将刚才插入的数据9删除，它的下标是3
	SeqListPrint(&s);//打印

	SeqListDestroy(&s);//销毁
}

int main()
{
	Test_one();
	Test_two();

	return 0;
}

三、本期总结+下期预告

本期内容书接上回，完成了顺序表的C语言实现。下期内容将为大家带来用C语言实现一个链表！

感谢大家的关注，我们下期再见！
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