【数据结构与算法】之顺序表及其实现！

目录

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1. 顺序表的概念及结构

2. 接口的实现

2.1 顺序表的初始化

2.2 检查顺序表容量是否已满

2.3 顺序表的尾插

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2.4 顺序表的尾删

2.5 顺序表的头插

2.6  顺序表的头删

2.7 顺序表在pos位置插入

2.8  顺序表在pos位置删除

2.9 顺序表的查找

2.10 顺序表的销毁

2.11 顺序表的打印

 3. 我在实现顺序表时的测试代码

4. 完结散花

                                                                                个人主页：秋风起，再归来~

                                                                                            数据结构与算法                             

                                                                       个人格言：悟已往之不谏，知来者犹可追

                                                                                        克心守己，律己则安！

1. 顺序表的概念及结构

顺序表是用一段物理地址连续的存储单元以此存储数据的线性结构，一般情况下用数组存储。在数组上完成数据的增删查改~

1. 静态顺序表:用指定长度数组存储元素~

2. 动态顺序表:用动态开辟的数组存储~

2. 接口的实现

静态顺序表只适用于确定知道需要存多少数据的场景。静态顺序表的定长数组导致N定大了，空 间开多了浪费，开少了不够用。所以现实中基本都是使用动态顺序表，根据需要动态的分配空间 大小，所以下面我们实现动态顺序表。

我们创建一个Test.h里面包含了所有的接口函数声明和各种头文件的声明~

这样我们一个一个实现，正所谓天下难事必做于细~

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#pragma once//避免头文件的多次包含
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
typedef int SLDataType;//便于类型的改动

//定义一个动态顺序表的结构体变量
typedef struct SeqList
{
	SLDataType* arr;
	size_t num;//记录有效数据的个数
	size_t capacity;//该顺序表的容量大小
}SL;//将该结构体类型重命名为SL

//加入增删查改接口

//1. 顺序表初始化
void SeqListInit(SL* p);

//2. 检查顺序表容量是否已满
void CheckSeqList(SL* p);

//3. 顺序表的尾插
void SeqListPushBack(SL* p, SLDataType x);

//4. 顺序表的尾删
void SeqListPopBack(SL* p);

//5. 顺序表的头插
void SeqListPushFront(SL* p, SLDataType x);

//6. 顺序表的头删
void SeqListPopFront(SL* p);

//7. 顺序表在pos位置插入
void SeqListInsert(SL* p, size_t pos,SLDataType x);

//8. 顺序表在pos位置删除
void SeqListErase(SL* p, size_t pos);

//9. 顺序表的查找
int SeqListFind(SL* p,SLDataType x);//如果该数字存在则返回该数字的下标，否则返回-1

//10 顺序表的销毁
void SeqListDestory(SL* p);

//11. 顺序表的打印
void SeqListPrint(SL* p);

我们将所有函数的实现放在SeqList.c文件中~

2.1 顺序表的初始化

(1) 代码实现

//1. 顺序表初始化
void SeqListInit(SL* p)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	p->arr = NULL;
	p->capacity = 0;
	p->num = 0;
}

(2) 复杂度分析

• 时间复杂度：由于没有其他未知数的引入，所以所需时间是个常数，也就是O(1)。
• 空间复杂度：动态开辟N个空间，所以空间复杂度为O(N)。

 注意我们这里一定要传址调用~

2.2 检查顺序表容量是否已满

(1) 代码实现

 注释写的很详细了，这里就不做过多的解释~

//2. 检查顺序表容量是否已满
void CheckSeqList(SL* p)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	if (p->num == p->capacity)
	{
		 size_t newcapacity=p->capacity == 0 ? p->capacity = 4 : p->capacity * 2;
		//如果原来没有空间，就给上4，有的话就扩大为原来的两倍
		 SLDataType* ptr = (SLDataType*)realloc(p->arr, newcapacity * sizeof(SLDataType));//动态扩容
		 if (ptr == NULL)
		 {
			 perror("realloc fail;");
			 return;
		 }
		 //也可以用assert断言一下
		 p->arr = ptr;//开辟成功将地址传给arr
		 p->capacity = newcapacity;//更新容量
	}
}

2.3 顺序表的尾插

(1) 代码实现

//3. 顺序表的尾插
void SeqListPushBack(SL* p, SLDataType x)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	CheckSeqList(p);//尾插前先判断有没有容量或容量够不够
	p->arr[p->num] = x;//尾部插入数据
	p->num++;//有效数加一
}

(2) 复杂度分析

• 时间复杂度：没有变量影响时间，时间复杂度为O(1)。
• 空间复杂度：以最坏的情况考虑，会进行扩容，空间复杂度为O(N)。

2.4 顺序表的尾删

(1) 代码实现

//4. 顺序表的尾删
void SeqListPopBack(SL* p)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	assert(p->num > 0);//断言存在有效数据
	p->num--;//尾删一个数据
}

(2) 复杂度分析

• 时间复杂度：没有变量影响时间，时间复杂度为O(1)。
• 空间复杂度：没有变量影响空间，空间复杂度为O(1)。

2.5 顺序表的头插

(1) 代码实现

//5. 顺序表的头插
void SeqListPushFront(SL* p, SLDataType x)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	CheckSeqList(p);//先判断容量是否满了
	size_t end = p->num;
	while (end)
	{
		p->arr[end] = p->arr[end - 1];//整体向后移动
		end--;
	}
	p->arr[0] = x;//头插
	p->num++;//有效数据加一
}

(2) 复杂度分析

• 时间复杂度：因为从头部插入数据，后续数据需要依次覆盖，所以时间复杂度为O(N)。
• 空间复杂度：因为可能会进行扩容，按最坏的情况来算，空间复杂度为O(N)。

2.6  顺序表的头删

(1) 代码实现

//6. 顺序表的头删
void SeqListPopFront(SL* p)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	assert(p->num > 0);//有数据才删除
	size_t begin = 1;
	while (begin<p->num)
	{
		p->arr[begin - 1] = p->arr[begin];//整体向前移动
		begin++;
	}
	p->num--;// 有效数据减一

}

 整体往前挪，把头覆盖~

(2) 复杂度分析

• 时间复杂度：因为需要往前覆盖数据，所以时间复杂度自然为O(N)。
• 空间复杂度：因为并没有开辟其他空间，所以空间复杂度为O(1)。

2.7 顺序表在pos位置插入

(1) 代码实现

//7. 顺序表在pos位置插入
void SeqListInsert(SL* p, size_t pos, SLDataType x)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	assert(pos >= 0 && pos < p->num);//pos必须小于num并且大于等于0
	CheckSeqList(p);//判断容量是否满了
	for (int i = p->num; i >pos-1 ; i--)
	{
		p->arr[i] = p->arr[i - 1];//将pos后面的元素往后挪
	}
	p->arr[pos - 1] = x;//在pos位置加入数据
	p->num++;//有效个数加一
}

(2) 复杂度分析

• 时间复杂度：需要依次覆盖，时间复杂度为O(N)。
• 空间复杂度：可能需要扩容，空间复杂度为O(N)。

2.8  顺序表在pos位置删除

(1) 代码实现

//8. 顺序表在pos位置删除
void SeqListErase(SL* p, size_t pos)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	assert(pos>=0&&pos<p->num );//pos必须小于num并且大于等于0
	assert(p->num > 0);//有数据才能删除
	for (int i = pos; i <p->num; i++)
	{
		p->arr[i-1] = p->arr[i];//将pos后面的元素往后挪
	}
	p->num--;//有效个数减一
}

(2) 复杂度分析

• 时间复杂度：需要依次覆盖，时间复杂度为O(N)。
• 空间复杂度：没有额外的空间消耗，空间复杂度为O(1)。

2.9 顺序表的查找

(1) 代码实现

遍历数组查找~

//9. 顺序表的查找
int SeqListFind(SL* p, SLDataType x)//如果该数字存在则返回该数字的下标，否则返回-1
{
	assert(p);//断言
	for (int i = 0; i < p->num; i++)
	{
		if (p->arr[i] == x)
		{
			return i;//查到返回下标
		}
	}
	return -1;//没有查到
}

(2) 复杂度分析

• 时间复杂度：以最坏的情况分析，时间复杂度为O(N)。
• 空间复杂度：并没有格外的空间消耗，空间复杂度为O(1)。

2.10 顺序表的销毁

(1) 代码实现

//10 顺序表的销毁
void SeqListDestory(SL* p)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	free(p->arr );//释放动态内存开辟的空间
	p->arr = NULL;
	p->capacity = 0;//容量置为0
	p->num = 0;//有效个数置为0
}

(2) 复杂度分析

• 时间复杂度：没有额外的时间消耗，时间复杂度为O(1)。
• 空间复杂度：没有额外的空间消耗，空间复杂度为O(1)。

2.11 顺序表的打印

(1) 代码实现

//11. 顺序表的打印
void SeqListPrint(SL* p)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	if (p->num == 0)
	{
		printf("顺序表为空！\n");
		return;
	}
	for (int i = 0; i < p->num; i++)
	{
		printf("%d ", p->arr[i]);//打印数据
	}
	printf("\n");
}

(2) 复杂度分析

• 时间复杂度：因为会打印顺序表中的所有数据，所以时间复杂度为O(N)。
• 空间复杂度：打印顺序表并不需要开辟格外的空间，所以空间复杂度为O(1)。

 3. 完整代码

SeqList.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"Test.h"


//接口函数的实现

//1. 顺序表初始化
void SeqListInit(SL* p)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	p->arr = NULL;
	p->capacity = 0;
	p->num = 0;
}

//2. 检查顺序表容量是否已满
void CheckSeqList(SL* p)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	if (p->num == p->capacity)
	{
		 size_t newcapacity=p->capacity == 0 ? p->capacity = 4 : p->capacity * 2;
		//如果原来没有空间，就给上4，有的话就扩大为原来的两倍
		 SLDataType* ptr = (SLDataType*)realloc(p->arr, newcapacity * sizeof(SLDataType));//动态扩容
		 if (ptr == NULL)
		 {
			 perror("realloc fail;");
			 return;
		 }
		 //也可以用assert断言一下
		 p->arr = ptr;//开辟成功将地址传给arr
		 p->capacity = newcapacity;//更新容量
	}
}

//3. 顺序表的尾插
void SeqListPushBack(SL* p, SLDataType x)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	CheckSeqList(p);//尾插前先判断有没有容量或容量够不够
	p->arr[p->num] = x;//尾部插入数据
	p->num++;//有效数加一
}

//4. 顺序表的尾删
void SeqListPopBack(SL* p)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	assert(p->num > 0);//断言存在有效数据
	p->num--;//尾删一个数据
}

//5. 顺序表的头插
void SeqListPushFront(SL* p, SLDataType x)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	CheckSeqList(p);//先判断容量是否满了
	size_t end = p->num;
	while (end)
	{
		p->arr[end] = p->arr[end - 1];//整体向后移动
		end--;
	}
	p->arr[0] = x;//头插
	p->num++;//有效数据加一
}

//6. 顺序表的头删
void SeqListPopFront(SL* p)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	assert(p->num > 0);//有数据才删除
	size_t begin = 1;
	while (begin<p->num)
	{
		p->arr[begin - 1] = p->arr[begin];//整体向前移动
		begin++;
	}
	p->num--;// 有效数据减一

}

//7. 顺序表在pos位置插入
void SeqListInsert(SL* p, size_t pos, SLDataType x)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	assert(pos >= 0 && pos < p->num);//pos必须小于num并且大于等于0
	CheckSeqList(p);//判断容量是否满了
	for (int i = p->num; i >pos-1 ; i--)
	{
		p->arr[i] = p->arr[i - 1];//将pos后面的元素往后挪
	}
	p->arr[pos - 1] = x;//在pos位置加入数据
	p->num++;//有效个数加一
}

//8. 顺序表在pos位置删除
void SeqListErase(SL* p, size_t pos)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	assert(pos>=0&&pos<p->num );//pos必须小于num并且大于等于0
	assert(p->num > 0);//有数据才能删除
	for (int i = pos; i <p->num; i++)
	{
		p->arr[i-1] = p->arr[i];//将pos后面的元素往后挪
	}
	p->num--;//有效个数减一
}

//9. 顺序表的查找
int SeqListFind(SL* p, SLDataType x)//如果该数字存在则返回该数字的下标，否则返回-1
{
	assert(p);//断言
	for (int i = 0; i < p->num; i++)
	{
		if (p->arr[i] == x)
		{
			return i;//查到返回下标
		}
	}
	return -1;//没有查到
}

//10 顺序表的销毁
void SeqListDestory(SL* p)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	free(p->arr );//释放动态内存开辟的空间
	p->arr = NULL;
	p->capacity = 0;//容量置为0
	p->num = 0;//有效个数置为0
}

//11. 顺序表的打印
void SeqListPrint(SL* p)
{
	assert(p);//判断指针的有效性
	if (p->num == 0)
	{
		printf("顺序表为空！\n");
		return;
	}
	for (int i = 0; i < p->num; i++)
	{
		printf("%d ", p->arr[i]);//打印数据
	}
	printf("\n");
}

4. 完结散花

好了，这期的分享到这里就结束了~

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如果期待博主下期内容的话，可以点点关注，避免找不到我了呢~

我们下期不见不散~~

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