一、顺序表的定义
顺序表是用顺序存储方式存放的线性表(可以理解为数组的存储方式),表中的元素在内存中彼此相邻。
- 静态存储:在定义时就确定了顺序表的大小,并且之后顺序表的大小不会改变(即使之后空间不够用了,也无法增加)
- 动态存储:线性表的大小可以根据需要更改(顺序表满了,可以增加顺序表的大小)
二、基本操作
0. 基本的定义
说明:定义的顺序表是动态存储的,静态的基本操作也是一样的,只是没有增加空间的操作
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define INITSIZE 10 // 初始顺序表可以存放的最大元素个数
#define ERROR 0 //执行遇到错误
#define OK 1 //成功执行
typedef int status; // 返回的状态,1表示成功,0表示错误
// 顺序表的定义
typedef struct {
int *data; // 指向顺序表数据
int len; // 顺序表的元素个数(长度)
int maxSize; // 顺序表可以存放的最大元素个数(最大长度)
}SqList;
1. 初始化顺序表
功能:构造一个空的顺序表list,分配内存空间
说明:文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-714891.html
-
malloc()
函数如果内存空间不够了,会返回NULL
,这时如果再继续往后就没有意义了 - 为什么
list->data
为NULL
时,不直接退出程序?- 如果想要在
list->dat = NULL
时退出,可以在使用时进行判断 - 如果想在返回
list->dat = NULL
时执行某些操作,难么如果直接退出程序就没办法实现了
- 如果想要在
status InitList(SqList* list)
{
list->data = (int *)malloc(INITSIZE * sizeof(int));
// 如果没有成功开辟内存,就返回 ERROR
if(list->data == NULL)
{
return ERROR;
}
list->len = 0;
list->maxSize = INITSIZE;
return OK;
}
2. 销毁顺序表
功能:销毁线性表,并释放线性表list所占用的内存空间
说明:
- 在对顺序表操作时,先判断顺序表是否指向
NULL
,如果是NULL
,那么后面的操作就没有意义了 - 当释放了
list-data
指向的内存后,为什么要将list->data
指向NULL
?- 因为虽然释放了该内存,但是
list->data
仍然指向该内存地址,如果后续不小心对该地址进行操作,那么后果会很严重。 - 有人可能会说我一定不会在释放内存后再使用的,可是万一呢?反正将
list->data
指向NULL
又不复杂,又可以避免错误的发生,为什么不这么做呢?
- 因为虽然释放了该内存,但是
status DestroyList(SqList* list)
{
if(list->data == NULL)
{
return ERROR;
}
free(list->data);
list->data = NULL; // 设置为 NULL, 为了防止后续非法访问
list->len = 0;
list->maxSize = 0;
return OK;
}
3. 插入元素
功能:在表中的第 pos 个位置插入指定元素 e
说明:
-
首先要判断是否可以插入数据
- 当
list->data = NULL
时,无法插入数据 - 当
list->len = MaxSize
时,表示顺序表已经放满了数据,也无法继续插入数据了 - 当要插入的位置不正确,也就是要插入的小于1和超出当前顺序表的长度+1时,也是无法插入的
- 当
-
插入元素时,只要弄清楚位置与下标的关系,就会变得很简单
- 上图中,data表示顺序表中的数据(空白表示没有数据),pos表示数据位置(从1开始),index表示元素的下标(从0开始)
- 如果想要将 300 插入到第 3 位(pos = 3),那就要将当前第3位以及后面的元素(也就是第3、4、5位)往后移动1位
- 先将 300 插入到顺序表的末尾,也就是第六位(pos = 6)。
- 然后 300 依次和前面的元素交换位置,直到 300 到达第三位(此时的index = 2)
pos - 1 = index
status ListInsert(SqList* list, int pos, int e)
{
if(list->data == NULL)
{
return ERROR;
}
if(list->len == list->maxSize) // 判断当前的顺序表是否以及满了
{
return ERROR;
}
if (pos> (list->len + 1) || pos<= 0) // 判断插入的位置是否有效
{
return ERROR;
}
list->data[list->len] = e;
for(int index = list->len; index > pos - 1; index--)
{
int temp = list->data[index];
list->data[index] = list->data[index - 1];
list->data[index - 1] = temp;
}
list->len++;
return OK;
}
4. 删除元素
功能:删除顺序表中第 pos 个位置的元素,并用 e 返回删除元素的值
说明:
- 首先还是判断是否能够删除
- 删除时先找到要删除的位置(弄清楚下标与位置的关系),再将后面的元素往前移
- 为什么最后只需要将长度 - 1,不将最后一位设置为 0?
- 因为当长度 - 1时,就不应该可以访问到比顺序表长度以外的位置,所以可以不用修改原来最后一位的值
status ListDelete(SqList* list, int pos, int* e)
{
if(list->data == NULL)
{
return ERROR;
}
if (pos> list->len || pos<= 0) // 判断插入的位置是否有效
{
return ERROR;
}
*e = list->data[pos- 1];
int index;
// 指定位置 pos后面的元素前移
for(index = pos- 1; index < list->len; index++)
list->data[index] = list->data[index + 1];
// 长度 -1,让后面的元素无法被正常访问
list->len--;
return OK;
}
5. 按值查找
功能:在顺序表中查找指定值 e
说明:
- 一位一位的比较,遇到相等的值就返回该位置,需要注意访问的时候用的是下标,而要返回的是元素的位置(也就是 下标 + 1 的值)
- 找不到指定值时就返回 -1,因为不可能有元素的位置是负的
int locateElem(SqList* const list, int e)
{
if(list->data == NULL)
{
return -1;
}
int i;
for(i = 0; i < list->len; i++)
if(list->data[i] == e)
return i+1; // 返回的是位置,不是下标,所以要 加1
return -1; // 返回 -1 表示没有后找到找到
}
6. 按位查找
功能:获取表list中第i个位置的元素
说明:
- 先判断位置是否合法
- 只要位置合法就可以直接返回该位置的值(位置 - 1 就是该元素的下标)
int GetElem(SqList* const list, int pos)
{
if(list->data == NULL)
{
return 0;
}
if (pos > list->len || pos <= 0)
{
return 0;
}
return list->data[pos - 1]; // 返回第 i 位元素的值
}
7. 求表长
功能:返回线性表L的长度
说明:
- 只要顺序表存在就直接返回该顺序表的长度
int Length(SqList* const list)
{
if(list->data == NULL)
{
return -1;
}
return list->len;
}
8. 打印顺序表的内容
功能:按前后顺序输出线性表的所有元素
说明:
- 使用循环将顺序表打印,下标不超过表的长度即可
status PrintList(SqList* const list)
{
if(list == NULL)
{
return ERROR;
}
int i;
for(i = 0; i < list->len; i++)
{
printf("%d ",list->data[i]);
}
printf("\n");
}
9. 判空
功能:判断表是否为空
说明:
- 只需要判断顺序表的长度是否为0,就可以知道顺序表是否为空
int Empty(SqList* const list)
{
if(list->data == NULL)
{
return -1;
}
if(list->len == 0)
return 1; // 返回 1,表示顺序表为空
else
return 0; // 返回 0,表示顺序表不为空
}
10. 扩容
功能:增加顺序表的空间,使顺序表可以存放更多的数据文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-714891.html
说明:
-
realloc()
函数可以扩容时,有三种情况:- 当前指向的内存空间后面有足够的空间,直接扩展当前的内存,返回的还是
list->data
的指针 - 当前指向的内存空间后面没有足够的空间,但其他位置有足够的空间,这时会分配新的内存空间,并将当前内存中的数据复制过去,然后释放旧的内存,返回新内存地址
- 内存中没有足够的空间可以使用,这时会返回 NULL,原来的地址依然有用
- 当前指向的内存空间后面有足够的空间,直接扩展当前的内存,返回的还是
- 如果直接使用
list->data
接收扩容后的地址,当出现第三种情况时,之前的内存空间就再也找不到了,所以要使用新的变量接收返回的地址,以防内存不足时,旧的地址丢失
status ModifyCap(SqList* list)
{
if(list->data == NULL)
{
return 0;
}
int* temp = (int *)realloc(list->data, (list->maxSize + 10) * sizeof(int));
if(temp == NULL)
{
return ERROR;
}
if(temp != list->data)
{
free(list->data);
list->data = temp;
}
list->maxSize += 10;
}
三、完整代码
-
SeqList.h
文件代码
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define INITSIZE 10
#define ERROR 0 //执行遇到错误
#define OK 1 //成功执行
typedef int status; // 返回的状态,1表示成功,0表示错误
// 0. 定义
typedef struct {
int *data;
int len;
int maxSize;
}SqList;
// 1. 初始化顺序表,构造一个空的线性表list,分配内存空间
status InitList(SqList* list);
// 2. 销毁顺序表,销毁线性表,并释放线性表list所占用的内存空间
status DestroyList(SqList* list);
// 3. 插入元素,在表中的第pos个位置插入指定元素e
status ListInsert(SqList* list, int pos, int e);
// 4. 删除元素,删除表list中第pos个位置的元素,并用e返回删除元素的值
status ListDelete(SqList* list, int pos, int* e);
// 5. 按值查找,在表list中查找指定值e
int locateElem(SqList* const list, int e);
// 6. 按位查找,获取表list中第pos个位置的元素
int GetElem(SqList* const list, int pos);
// 7. 求表长,返回线性表L的长度
int Length(SqList* const list);
// 8. 打印顺序表的内容,按前后顺序输出线性表的所有元素
status PrintList(SqList* const list);
// 9. 判空,判断表是否为空
int Empty(SqList* const list);
// 10. 扩容
status Expansion(SqList* list);
-
SeqList.c
文件代码
#include "./head/SeqList.h"
// 初始化(InitList)
status InitList(SqList* list)
{
list->data = (int *)malloc(INITSIZE * sizeof(int));
// 如果没有成功开辟内存,就返回 ERROR
if(list->data == NULL)
{
return ERROR;
}
list->len = 0;
list->maxSize = INITSIZE;
return OK;
}
// 销毁(DestroyList)
status DestroyList(SqList* list)
{
if(list->data == NULL)
{
return ERROR;
}
free(list->data);
list->data = NULL; // 设置为 NULL, 为了防止后续非法访问
list->len = 0;
list->maxSize = 0;
return OK;
}
// 插入(ListInsert)
status ListInsert(SqList* list, int pos, int e)
{
if(list->data == NULL)
{
return ERROR;
}
if(list->len == list->maxSize) // 判断当前的顺序表是否以及满了
{
return ERROR;
}
if (pos> (list->len + 1) || pos<= 0) // 判断插入的位置是否有效
{
return ERROR;
}
list->data[list->len] = e;
for(int index = list->len; index > pos - 1; index--)
{
int temp = list->data[index];
list->data[index] = list->data[index - 1];
list->data[index - 1] = temp;
}
list->len++;
return OK;
}
// 删除(ListDelete)
status ListDelete(SqList* list, int pos, int* e)
{
if(list->data == NULL)
{
return ERROR;
}
if (pos> list->len || pos<= 0) // 判断插入的位置是否有效
{
return ERROR;
}
*e = list->data[pos- 1];
int index;
// 指定位置 pos后面的元素前移
for(index = pos- 1; index < list->len; index++)
list->data[index] = list->data[index + 1];
// 长度 -1,让后面的元素无法被正常访问
list->len--;
return OK;
}
// 按值查找(LocateElem)
int locateElem(SqList* const list, int e)
{
if(list->data == NULL)
{
return -1;
}
int i;
for(i = 0; i < list->len; i++)
if(list->data[i] == e)
return i+1; // 返回的是位置,不是下标,所以要 加1
return -1; // 返回 -1 表示没有后找到找到
}
// 按位查找(GetElem)
int GetElem(SqList* const list, int pos)
{
if(list->data == NULL)
{
return 0;
}
if (pos > list->len || pos <= 0)
{
return 0;
}
return list->data[pos- 1]; // 返回第 i 位元素的值
}
// 求表长(Length)
int Length(SqList* const list)
{
if(list->data == NULL)
{
return -1;
}
return list->len;
}
// 打印顺序表(PrintList)
status PrintList(SqList* const list)
{
if(list == NULL)
{
return ERROR;
}
int i;
for(i = 0; i < list->len; i++)
{
printf("%d ",list->data[i]);
}
printf("\n");
}
// 判断表是否为空(Empty)
int Empty(SqList* const list)
{
if(list->data == NULL)
{
return -1;
}
if(list->len == 0)
return 1; // 返回 1,表示顺序表为空
else
return 0; // 返回 0,表示顺序表不为空
}
// 修改容量(ModifyCap)
status ModifyCap(SqList* list)
{
if(list->data == NULL)
{
return 0;
}
int* temp = (int *)realloc(list->data, (list->maxSize + 10) * sizeof(int));
if(temp == NULL)
{
return ERROR;
}
if(temp != list->data)
{
list->data = temp;
}
list->maxSize += 10;
}
到了这里,关于【数据结构】C语言实现顺序表的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!