【（数据结构）- 顺序表的实现】-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【（数据结构）- 顺序表的实现】。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一.数据结构的相关概念

1、什么是数据结构

先来看两张图片

【（数据结构）- 顺序表的实现】,C语言,# 数据结构,## 顺序表,数据结构,C语言

数据结构是由“数据”和“结构”两词组合⽽来。
什么是数据？
常见的数值1、2、3、4…、教务系统里保存的用户信息（姓名、性别、年龄、学历等等）、网页里肉眼可以看到的信息（文字、图片、视频等等），这些都是数据
什么是结构？
当我们想要使用大量使用同⼀类型的数据时，通过手动定义大量的独立的变量对于程序来说，可读性非常差，我们可以借助数组这样的数据结构将大量的数据组织在⼀起，结构也可以理解为组织数据的方式。
想要找到草原上名叫“咩咩”的羊很难，但是从羊圈里找到1号羊就很简单，羊圈这样的结构有效将羊群组织起来。

概念： 数据结构是计算机存储、组织数据的方式。 数据结构是指相互之间存在⼀种或多种特定关系的数据元素的集合。数据结构反映数据的内部构成，即数据由那部分构成，以什么方式构成，以及数据元素之间呈现的结构。

总结：

1）能够存储数据（如顺序表、链表等结构）
2）存储的数据能够方便查找

2、为什么需要数据结构？

还是先来看一张图片

【（数据结构）- 顺序表的实现】,C语言,# 数据结构,## 顺序表,数据结构,C语言

如图中所⽰，不借助排队的⽅式来管理客⼾，会导致客⼾就餐感受差、等餐时间⻓、餐厅营业混乱等情况。同理，程序中如果不对数据进⾏管理，可能会导致数据丢失、操作数据困难、野指针等情况。
通过数据结构，能够有效将数据组织和管理在⼀起。按照我们的⽅式任意对数据进⾏增删改查等操作。

最基础的数据结构：数组。
【（数据结构）- 顺序表的实现】,C语言,# 数据结构,## 顺序表,数据结构,C语言

【思考】有了数组，为什么还要学习其他的数据结构？
假定数组有10个空间，已经使⽤了5个，向数组中插⼊数据步骤：
求数组的⻓度，求数组的有效数据个数，向下标为数据有效个数的位置插⼊数据（注意：这⾥是否要判断数组是否满了，满了还能继续插⼊吗）…
假设数据量⾮常庞⼤，频繁的获取数组有效数据个数会影响程序执⾏效率。
结论： 最基础的数据结构能够提供的操作已经不能完全满足复杂算法实现。

二.顺序表

1.顺序表的概念及结构

1.1 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，常⻅的线性表：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。
案例：蔬菜分为绿叶类、⽠类、菌菇类。线性表指的是具有部分相同特性的⼀类数据结构的集合
如何理解逻辑结构和物理结构？

2、顺序表分类

• 顺序表和数组的区别
◦ 顺序表的底层结构是数组，对数组的封装，实现了常⽤的增删改查等接⼝
• 顺序表分类
◦ 静态顺序表

概念：使用定长数组存储元素

静态顺序表缺陷：空间给少了不够⽤，给多了造成空间浪费

◦ 动态顺序表

3、动态顺序表的实现

（1）头文件 —— （顺序结构的创建和相关操作函数的定义）

SeqList.h

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>

typedef int SLDataType;
//创建循序表结构
typedef struct SeqList
{
	SLDataType* a;
	int size;//当前顺序表中的数据有效个数
	int capacity;//顺序表的当前空间的大小
}SL;
//typedef struct SeqList SL;

//对顺序表进行初始化
void SLInit(SL* ps);
void SLDestroy(SL* ps);
//头部/尾部/插入/删除
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x);
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);
void SLPopBack(SL* ps);
void SLPopFront(SL* ps);

//任意位置/插入/删除
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x);
void SLErase(SL* ps, int pos);

//打印
void SLPrint(SL* ps);
bool SLIsEmpty(SL* ps);

//查找
bool SLFind(SL* ps, SLDataType x);

(2) 源文件 —— （顺序表相关函数的实现）

SeqList.c

#include"SeqList.h"

//初始化顺序表
void SLInit(SL* ps)
{
	ps->a = NULL;
	ps->size = ps->capacity = 0;
}
void SLDestroy(SL* ps)
{
	if (ps->a)
		free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->size = ps->capacity = 0;

}

void SLCheckCapacity(SL* ps)
{
	//空间不足以插入一个数据，需要扩容
	if (ps->size == ps->capacity)
	{
		//扩容
		SLDataType newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->a, newCapacity * sizeof(SLDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc Fail!\n");
			return 1;
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newCapacity;
	}
}

//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{
	//判断顺序表是否为空
	//assert(ps->a = NULL);
	//暴力方式
	assert(ps);
	//柔和的方式
	/*if (ps->a == NULL)
		return;*/
	//1)空间足够，直接插入
    //2)空间不够，需要扩容
	SLCheckCapacity(ps);
	//空间足够，直接插入
	ps->a[ps->size++] = x;
}
//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{
	assert(ps);

	SLCheckCapacity(ps);
	//空间足够，历史数据后移一位；
	for (size_t i = ps->size; i > 0; i--)
	{
		ps->a[i] = ps->a[i - 1];
	}
	ps->a[0] = x;
	ps->size++;
}
//尾删
void SLPopBack(SL* ps) 
{
	assert(ps);
	assert(!SLIsEmpty(ps));
	//ps->a[ps->size - 1] = 0;
	ps->size--;
}

//头删
void SLPopFront(SL* ps)
{
	assert(ps);
	assert(!SLIsEmpty(ps));
	for (size_t i = 1; i < ps->size-1; i++)
	{
		//最后一次进来的是ps->a[ps->size-2]
		ps->a[i] = ps->a[i+1];//pa->a[ps->size-2]=ps->a[ps->size-1]
	}
	ps->size--;
}


//任意位置插入
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	//判断插入的位置是否在范围内
	assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);
	SLCheckCapacity(ps);
	//空间足够，把pos的位置及以后的数据往后移一位
	//此处i<ps->size和ps->size-1都可以,但是后面的不步骤需要对应
	for (size_t i = ps->size; i > pos; i--)
	{
		ps->a[i] = ps->a[i-1];
	}
	/*for (size_t i = ps->size - 1; i > pos; i--)
	{
		ps->a[i+1] = ps->a[i];
	}*/
	ps->a[pos] = x;
	ps->size++;

}
//任意位置删除
void SLErase(SL* ps, int pos)
{
	assert(ps);
	assert(!SLIsEmpty(ps));
	assert(pos >= 0 && pos < ps->size);

	//pos位置及以后的数据往前移动一位
	for (size_t i = pos; i < ps->size-1; i++)
	{
		ps->a[i] = ps->a[i + 1];
	}
	ps->size--;

}

void SLPrint(SL* ps)
{
	for (size_t i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		printf("%d ", ps->a[i]);
	}
	printf("\n");
}
bool SLIsEmpty(SL* ps)
{
	assert(ps);
	//这样是不对的，这只是判断空间是否足够
	//return ps->size = ps->capacity;
	return ps->size == 0;
}

bool SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{
	scanf("%d", &x);
	for (size_t i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		if (ps->a[i] == x)
		{
			return true;
		}
	}
	return false;
}

(3) 源文件 —— （顺序表的测试）

test.c

#include"SeqList.h"

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

	//顺序表的具体操作
	//尾插
	//操作（1）
	SLPushBack(&sl, 1);
	SLPushBack(&sl, 2);
	SLPushBack(&sl, 3);
	SLPushBack(&sl, 4);
	SLPrint(&sl);
	//头插
	SLPushFront(&sl, 5);
	SLPushFront(&sl, 6);
	SLPushFront(&sl, 7);
	SLPushFront(&sl, 8);
	SLPrint(&sl);

	//尾删
    //操作（2）
	SLPopBack(&sl);
	SLPrint(&sl);
	SLPopBack(&sl);
	SLPrint(&sl);
	//头删
	SLPopFront(&sl);
	SLPrint(&sl);
	SLPopFront(&sl);
	SLPrint(&sl);

	//任意位置插入删除
	//操作（3）
	SLInsert(&sl, 0, 9);
	SLPrint(&sl);
	SLErase(&sl, 8);
	SLPrint(&sl);

	bool ret =SLFind(&sl, 9);
	if (ret)
		printf("找到了\n");
	else
		printf("没找到\n");
	SLDestroy(&sl);

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