顺序表的介绍以及动态顺序表的实现

目录

1.顺序表的概念及结构

2.顺序表的分类

1）静态顺序表

2）动态顺序表

①初始化和销毁

②头/尾插

③打印

④头/尾部删除

⑤查找

⑥指定位置之前插入数据

⑦删除指定位置数据

⑧测试

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1.顺序表的概念及结构

顺序表是线性表的一种，而线性表是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，常见的线性表有：顺序表、链表、栈、队列、字符串...

线性表在物理逻辑上是线性结构，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。

顺序表在物理结构上连续的，因为本质是数组。

2.顺序表的分类

1）静态顺序表

静态顺序表使用定长数组存储元素。

缺陷：空间给少了不够用，给多了造成空间浪费。

例如下面的代码就是一个静态顺序表：

#define N 100
typedef int SLDataType;
struct SeqList
{
	SLDataType a[N];
	int size;
};

2）动态顺序表

接下来详细讲解实现动态顺序表的有关操作。

首先，我们要完成以下功能（我们将要完成的功能放在不同函数中实现，并包含在头文件中）：

//test.h

//动态顺序表
typedef struct SeqList
{
	SLDataType* arr;  //存储数据的底层结构
	int capacity;     //记录顺序表的空间大小
	int size;         //记录顺序表当前有效的数据个数
}SL;


//初始化和销毁
void SLInit(SL* ps);
void SLDestroy(SL* ps);


//顺序表的头/尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x);  //尾插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);  //头插

//打印
void SLPrint(SL* ps); //保持接口一致性

//头/尾部删除
void SLPopBack(SL* ps);   //尾删
void SLPopFront(SL* ps);  //头删

//在顺序表中查找x
int SLFind(SL* ps, SLDataType x);

//指定位置之前插入数据
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x);

//删除指定位置数据
void SLErase(SL* ps, int pos);

接下来详细讲解各个函数的实现，由于函数较多，我们可以创建一个源文件专门来存放这些函数的具体实现，然后在另一个源文件里测试我们创建的这些函数。

①初始化和销毁

初始化很简单，将arr数组置为NULL，size和capacity都置为0就可以了，销毁时需要释放arr，并且将size和capacity也置为0。

代码如下：

//初始化
#include "test.h"

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


//销毁
void SLDestroy(SL* ps)
{
	assert(ps);
	if (ps->arr)
		free(ps->arr);
	ps->arr = NULL;
	ps->size = ps->capacity = 0;
}

②头/尾插

在插入前我们需要考虑空间是否足够，如果不够则需要扩容，为了方便使用，我们再写一个函数来扩容，我们可以想到，当空间不足时，空间大小capacity与有效数据个数size是相等的。当空间不足时我们每次扩容成原来空间的二倍。

扩容函数实现如下：

//扩容
void SLCheckCapacity(SL* ps)
{
	if (ps->size == ps->capacity)
	{
		int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
        //初始时capacity为0，第一次就将它的大小置为4

		SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail!");
			exit(1);
		}

		//扩容成功
		ps->arr = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;  //扩容完不能忘记将capacity的值改变！
	}
}

尾插比较简单，直接在数组有效数据后边再插入一个就可以了，然后size++。下面画个图来理解：

只需要令ps->arr[ps->size] = x（要插入的数据）就可以了。

对于头插法的话，我们需要将旧数据往后移一位，同样需要先判断是否需要扩容。

具体代码实现如下：

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

	//空间不够，扩容
	SLCheckCapacity(ps);

	//空间足够，直接插入
	ps->arr[ps->size++] = x;

}


//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)  //x为要插入的数据
{
	assert(ps);

	//判断是否扩容
	SLCheckCapacity(ps);

	//旧数据往后挪一位
	for (int i = ps->size; i > 0; i--)
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];

	ps->arr[0] = x;
	ps->size++;  //别忘记size++
}

③打印

//打印
void SLPrint(SL* ps)
{
	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
		printf("%d ", ps->arr[i]);
	printf("\n");
}

④头/尾部删除

对于尾部删除，直接将size--就可以了；对于头部删除，需要将后面的数据一次前移。

代码实现如下：

//尾部删除
void SLPopBack(SL* ps)
{
    //assert断言，ps和size不能为NULL和0
	assert(ps);
	assert(ps->size);
	
	ps->size--;
}

//头部删除
void SLPopFront(SL* ps)
{
	assert(ps);
	assert(ps->size);

	for (int i = 0; i < ps->size - 1; i++)
		ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];

	ps->size--;
}

⑤查找

//在顺序表中查找x
int SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		if (ps->arr[i] == x)
			return i;
	}
}

⑥指定位置之前插入数据

定义pos为要插入的位置，则需要将pos以及以后的数据后移。

代码如下：

//指定位置之前插入数据
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos <= ps->size); //注意！！！pos必须在0~size之间

	SLCheckCapacity(ps);  //检查是否需要扩容

	//pos以及以后的数据往后移
	for (int i = ps->size; i > pos; i--)
		ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
	ps->arr[pos] = x;
	ps->size++;
}

⑦删除指定位置数据

与前边在指定位置插入类似，只是这里是pos以后的数据前移。

代码如下：

//删除指定位置数据
void SLErase(SL* ps, int pos)
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos < ps->size); //注意！！！不能等于size，arr[ps->size]没有实际数据

	SLCheckCapacity(ps);

	for (int i = pos; i < ps->size - 1; i++)
		ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
	ps->size--;
}

⑧测试

我们再创建一个test.c文件来测试，如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

//测试顺序表
#include "test.h"

void SLTest01()
{
	SL sl;
	SLInit(&sl);

	//测试尾插
	SLPushBack(&sl, 1);  
	SLPushBack(&sl, 2);
	SLPushBack(&sl, 3);
	SLPushBack(&sl, 4);
	SLPrint(&sl);      //1 2 3 4

	//头插
	SLPushFront(&sl, 5);
	SLPushFront(&sl, 6);
	SLPushFront(&sl, 7);
	SLPrint(&sl);    //7 6 5 1 2 3 4

	//尾删
	SLPopBack(&sl);
	SLPopBack(&sl);
	SLPrint(&sl); // 7 6 5 1 2

	//头删
	SLPopFront(&sl);
	SLPopFront(&sl);
	SLPrint(&sl); //5 1 2

	//指定位置插入
	SLInsert(&sl, 1, 3);
	SLPrint(&sl); // 5 3 1 2

	//指定位置删除
	SLErase(&sl, 1);
	SLPrint(&sl); //5 1 2

	//在顺序表中查找x
	int t = SLFind(&sl, 2);
	printf("%d\n", t);

	//销毁
	SLDestroy(&sl);
}

int main()
{
	SLTest01();
	return 0;
}

最后运行结果如下，与预期结果相同：

于此，顺序表就讲解结束啦！！