数据结构之线性表（数组实现）

理解数据结构中的线性表：从抽象数据结构到具体实现

引言

在计算机科学中，线性数据结构是最基础且广泛使用的数据结构之一。在这篇博客中，我们将重点探讨两种基于数组实现的线性数据结构。通过定义、特性以及实际代码示例，阐述它们之间的关系和各自的优势。

注意⚠️：
运行环境：“intelliSenseMode”: “macos-clang-x64”
C++ 版本： “cppStandard”: “c++17”
编译器：clang-x64

1. 线性表

LinearList（线性表） 是一种基本的数据结构，它是由若干个相同类型元素构成的有限序列，其中的元素按照一定的顺序依次排列。在抽象层面，线性表提供了如插入、删除、查找等基本操作接口，但不具体指定实现方式，它可以是基于链表或数组实现的。

需要的头文件如下所示

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <string>
#include <cstdlib>

为了体现数据结构的核心思想，即抽象数据类型（ADT）的设计理念，我们应该首先关注于描述线性表这一数据结构的行为和特性，而不是具体的实现细节。通过 ADT，我们可以跨越特定编程语言的限制，以一种通用的方式来定义线性表应当提供的接口和功能。

抽象数据类型 LinearList
{
   
实例
	有限个元素的有序集合
操作
	empty()：若表空，则返回true，否则返回false
	size()：返回线性表的大小（表的元素个数）
	get(index)：返回线性表中索引为 index 的元素
	indexOf(x)：返回线性表中第一次出现的 x 的索引。若 x 不存在，则返回 -1
	erase(index)：删除索引为 index 的元素，索引大于 index 的元素其索引减 1
	insert(index,x)：把 x 插入线性表中索引为 index 的位置上，索引大于等于 index 的元素其索引加 1
	clear(): 清空列表
	print()：从左到右输出表元素
}

在遵循抽象数据类型（ADT）的设计原则下，使用 C++ 纯虚类来实现线性表。如下所示的代码片段展示了如何定义一个基类LinearList，并提供了一个clear 方法的实现。⚠️ 这里的 clear 方法仅负责将所有元素设置为初始状态或删除其内容，但并不释放底层存储元素的内存空间。

template <class T>
class LinearList
{
   
public:
	// 析构函数
    virtual ~LinearList() = default;

    // 返回 true，表示列表为空
    virtual bool empty() const = 0;

    // 返回列表中元素的个数
    virtual int size() const = 0;

    // 返回第 index 个元素
    virtual T &get(int index) = 0;

    // 返回元素 elem 列表中第一次出现的下标
    virtual int indexOf(T const &elem) = 0;

    // 在列表中插入元素 elem
    virtual void insert(int index, T const &elem) = 0;

    // 在列表中删除第 index 个元素
    virtual void erase(int index) = 0;

    // 清空列表
    virtual void clear() = 0;

    // 打印列表
    virtual void print() = 0;
};

2. ArrayList：基于数组的 LinearList 实现

ArrayList（动态数组） 是线性表的一种高效实现方式，它使用连续的内存空间存储元素，并能根据需要动态调整容量。ArrayList 继承自 LinearList，并实现了其所有抽象方法：

template <