数据结构--顺序表

一、引言

在计算机科学中，数据结构是一种存储和组织数据的方式，它使得数据的插入、删除和访问变得更加高效。顺序表（Array List）是一种基本的数据结构，它在内存中连续存储元素，为我们提供了操作数据的一种简单而有效的方法。本文将介绍顺序表的基本概念、分类，并展示如何在C语言中实现动态顺序表。

二、顺序表的基本概念与结构

1.概念

顺序表（也称为线性表）是一种线性数据结构，其中元素按照顺序在内存中连续存储。它的主要特点包括： 连续存储：所有元素在内存中占据一块连续的空间。 索引访问：可以通过索引快速访问任意元素。 固定大小：在静态实现中，顺序表的大小在创建时确定，无法动态调整。

• 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

2.基本结构

在C语言中，顺序表通常用一个数组来实现。以下是一个顺序表的基本结构：

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//静态顺序表
typedef int DataType;重定义类型名字
#define MAX_SIZE 100
typedef struct {
    DataType data[MAX_SIZE];//定长数组
    int size; // 有效数据个数
} SL;

三、顺序表的分类

顺序表可以根据其存储方式和大小变化的特性分为以下几类：

静态顺序表 定义：使用静态数组实现的顺序表，其存储空间在编译时分配，大小固定不变。 特点： 空间分配在栈区或全局数据区。 容量固定，不易扩展。

动态顺序表 定义：使用动态数组实现的顺序表，其存储空间在运行时动态分配，可以根据需要进行扩展或缩减。 特点： 空间分配在堆区。 容量可变，通过 malloc 、 realloc 和 free 等操作进行管理。

四、动态顺序表的实现

1.结构定义

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typedef struct SeqList
{
	DataType* arr;
	int size;//有效数据个数
	int capacity;//容量
}SL;

2.相关功能实现

1.初始化

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

2.销毁

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void SLDestory(SL* p)
{
	if (p->arr)
	{
		free(p->arr);
	}
	p->arr = NULL;
	p->size = p->capacity = 0;
}

3.扩容

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void checkcapacity(SL*p)
{
	if (p->size == p->capacity)
	{
		int newcapacity = p->capacity == 0 ? 4 : 2 * p->capacity;
		DataType*tmp= (DataType*)realloc(p->arr,newcapacity * sizeof(DataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(1);
		}
		//空间申请成功
		p->arr = tmp;
		p->capacity = newcapacity;
	}
}

4.打印

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void SLPrint(SL s)
{
	for (int i = 0; i < s.size; i  )
	{
		printf("%d", s.arr[i]);
	}
}

5.头插

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void SLPushHead(SL* p, DataType x)
{
	assert(p);
	checkcapacity(p);
	for (int i = p->size; i>=1; i--)
	{
		p->arr[i] = p->arr[i - 1];
	}
	p->arr[0] = x;
	p->size  ;
}

6.尾插

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void SLPushBack(SL* p, DataType x)
{
	assert(p);
	checkcapacity(p);
	p->arr[p->size  ] = x;
}

7.头删

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void SLDelHead(SL* p)
{
	assert(p);
	assert(p->size);//顺序表不为空
	for (int i = 1; i <=p->size-1; i  )
	{
		p->arr[i - 1] = p->arr[i];
	}
	p->size--;

}

8.尾删

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void SLDelBack(SL* p)
{
	assert(p);
	assert(p->size);//顺序表不为空
	(p->size)--;
}

9.指定插入

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void SLInsert(SL* p, int pos, DataType x)
{
	assert(p);
	assert(pos >= 0 && pos <=p->size);
	for (int i = p->size-1; i >=pos; i--)
	{
		p->arr[i   1] = p->arr[i];
	}
	p->arr[pos] = x;
	p->size  ;
}

10.指定删除

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void SLErase(SL* p, int pos)
{
	assert(p);
	assert(pos >= 0 && pos < p->size);
	for (int i = pos; i <=p->size-2; i  )
	{
		p->arr[i] = p->arr[i 1];
	}
	p->size--;
}

11.查找

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int  SLFind(SL *p, DataType x)
{
	assert(p);
	for (int i = 0; i < p->size; i  )
	{
		if (p->arr[i]==x)
		{
			return i;//找到了
		}
	}
	return -1;//没有找到
}

五、完整代码

1.SeqList.h

该部分放顺序表结构定义、函数的声明

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#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
typedef int DataType;
//动态顺序表
typedef struct SeqList
{
	DataType* arr;
	int size;//有效数据个数
	int capacity;//容量
}SL;

//初始化顺序表
void SLInit(SL* p);
//销毁顺序表
void SLDestory(SL* p);
//打印顺序表
void SLPrint(SL s);
//顺序表头插
void SLPushHead(SL* p, DataType x);
//顺序表尾插
void SLPushBack(SL* p, DataType x);
//顺序表头删
void SLDelHead(SL* p);
//顺序表尾删
void SLDelBack(SL* p);
//在指定位置前插入数据
void SLInsert(SL* p, int pos, int x);
//删除指定位置的数据
void SLErase(SL* p, int pos);
//顺序表的查找
int  SLFind(SL* p, DataType x);

2.SeqList.c

该部分是函数功能的实现，也就是上述第四点的代码

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"SeqList.h"
//初始化顺序表
void SLInit(SL* p)
{
	p->arr = NULL;
	p->size = p->capacity = 0;
}
//销毁顺序表
void SLDestory(SL* p)
{
	if (p->arr)
	{
		free(p->arr);
	}
	p->arr = NULL;
	p->size = p->capacity = 0;
}
//检查容量判断是否扩容
void checkcapacity(SL*p)
{
	if (p->size == p->capacity)
	{
		int newcapacity = p->capacity == 0 ? 4 : 2 * p->capacity;
		DataType*tmp= (DataType*)realloc(p->arr,newcapacity * sizeof(DataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(1);
		}
		//空间申请成功
		p->arr = tmp;
		p->capacity = newcapacity;
	}
}
//打印顺序表
void SLPrint(SL s)
{
	for (int i = 0; i < s.size; i  )
	{
		printf("%d", s.arr[i]);
	}
}
//顺序表头插
void SLPushHead(SL* p, DataType x)
{
	assert(p);
	checkcapacity(p);
	for (int i = p->size; i>=1; i--)
	{
		p->arr[i] = p->arr[i - 1];
	}
	p->arr[0] = x;
	p->size  ;
}
//顺序表尾插
void SLPushBack(SL* p, DataType x)
{
	assert(p);
	checkcapacity(p);
	p->arr[p->size  ] = x;
}
//顺序表头删
void SLDelHead(SL* p)
{
	assert(p);
	assert(p->size);//顺序表不为空
	for (int i = 1; i <=p->size-1; i  )
	{
		p->arr[i - 1] = p->arr[i];
	}
	p->size--;

}
//顺序表尾删
void SLDelBack(SL* p)
{
	assert(p);
	assert(p->size);//顺序表不为空
	(p->size)--;
}
//在指定位置前插入数据
void SLInsert(SL* p, int pos, DataType x)
{
	assert(p);
	assert(pos >= 0 && pos <=p->size);
	for (int i = p->size-1; i >=pos; i--)
	{
		p->arr[i   1] = p->arr[i];
	}
	p->arr[pos] = x;
	p->size  ;
}
//删除指定位置的数据
void SLErase(SL* p, int pos)
{
	assert(p);
	assert(pos >= 0 && pos < p->size);
	for (int i = pos; i <=p->size-2; i  )
	{
		p->arr[i] = p->arr[i 1];
	}
	p->size--;
}
//顺序表的查找
int  SLFind(SL *p, DataType x)
{
	assert(p);
	for (int i = 0; i < p->size; i  )
	{
		if (p->arr[i]==x)
		{
			return i;//找到了
		}
	}
	return -1;//没有找到
}

3.test.c

该部分用来测试我们写的函数(函数的调用)，可以随便改

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"SeqList.h"
void SLtest01()//测试
{
	SL sl;
	SLInit(&sl);
	//增删查改操作
	SLPushHead(&sl,1);//头插1      1
	SLPushHead(&sl,3);//头插3      31
	SLPushBack(&sl, 5);//尾插5     315
    SLInsert(&sl,3,7);//在下标为3的位置插入7    3157
	SLErase(&sl,2);//删除下标为2的数据     317
	SLPrint(sl);
	int find = SLFind(&sl, 3);
	if (find>=0)
	{
		printf("找到了，下标为%dn", find);
	}
	else
	{
		printf("没有找到");
	}
	SLDestory(&sl);
}
int main()
{
	SLtest01();
	return 0;
}

六、总结

顺序表是一种简单而强大的数据结构，通过连续内存存储实现高效的随机访问。根据需要，我们可以选择静态或动态顺序表来适应不同的应用场景。动态顺序表通过动态调整大小，提供了更大的灵活性和效率。希望本文对你理解顺序表及其实现有所帮助！

数据结构 size 数据 数组 存储

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