数据结构——顺序表（超详细解读）
创作时间:
作者:
@小白创作中心
数据结构——顺序表（超详细解读）
引用
CSDN
1.
https://blog.csdn.net/2303_81146519/article/details/139635625
顺序表是数据结构中的一个重要概念，它使用一段物理地址连续的存储单元来存储数据元素。本文将详细介绍顺序表的基本概念、结构以及实现方法，并提供完整的代码示例，帮助读者深入理解这一数据结构。
一、顺序表的概念与结构
顺序表（SeqList）是一种线性结构，使用一段物理地址连续的存储单元依次存储数据元素。通常使用数组来存储顺序表，相比于数组，顺序表多了增删查改等功能。
顺序表主要分为两种类型：
静态顺序表：使用定长数组存储元素，其缺陷是空间分配不够灵活，给少了不够用，给多了造成空间浪费。
动态顺序表：根据需要动态分配空间，实现了常用的增删改查等接口。虽然动态顺序表解决了空间分配的问题，但也存在一些缺陷：
- 中间/头部的插⼊删除，时间复杂度为O(N)
- 增容需要申请新空间，拷贝数据，释放旧空间，会有一定的消耗
- 增容一般呈2倍增长，可能会造成一定的空间浪费
二、动态顺序表的实现
准备工作及其注意事项
为了更好地组织代码，可以将顺序表的实现分为三个文件：
- SeqList.h：声明接口函数，定义顺序表结构体，以及一些公共用到的库函数集合。
- SeqList.c：具体实现接口函数。
- test.c：用于接口测试工作，即具体的使用场景。
注意事项
在实现顺序表的各种操作时，需要注意以下几点：
- 在处理任何接口函数之前都要进行断言检查，避免空指针。
- 在进行扩容操作时，要记得更新新空间的地址和容量。
- 插入操作后要增加size，删除操作后要减少size。
- 进行数据整体后移或前移时，一定要注意边界条件。
顺序表的基本接口
1. 创建顺序表
顺序表的结构体定义如下：
typedef int SLDataType;
typedef struct SeqList
{
SLDataType* arr;
int capacity; // 记录动态顺序表申请空间的大小
int size; // 记录顺序表当前有效的数据个数
}SL;
2. 顺序表的初始化
void SLInit(SL* ps)
{
assert(ps);
ps->arr = NULL;
ps->capacity = ps->size = 0;
}
3. 顺序表的销毁
void SLDestroy(SL* ps)
{
assert(ps);
free(ps->arr);
ps->arr = NULL;
ps->capacity = ps->size = 0;
}
4. 顺序表的打印
void SLPrint(SL* ps)
{
for (int i = 0; i < ps->size; ++i) printf("%d ", ps->arr[i]);
printf("\n");
}
5. 顺序表的扩容检查
void SLCheckCapacity(SL* ps)
{
if (ps->size == ps->capacity)
{
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
SLDataType* ptmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDataType));
if (ptmp == NULL)
{
perror("realloc fail!");
exit(1);
}
ps->arr = ptmp;
ps->capacity = newCapacity;
}
}
6. 顺序表的增加功能
尾插接口
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{
assert(ps);
SLCheckCapacity(ps);
ps->arr[ps->size++] = x;
}
头插接口
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{
assert(ps);
SLCheckCapacity(ps);
for (int i = ps->size; i > 0; --i) ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
ps->arr[0] = x;
ps->size++;
}
指定位置插入接口
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{
assert(ps);
assert(0 <= pos && pos < ps->size);
SLCheckCapacity(ps);
for (int i = ps->size; i >= pos + 1; --i) ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
ps->arr[pos] = x;
ps->size++;
}
7. 顺序表的删除功能
头删接口
void SLPopFront(SL* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->size);
for (int i = 1; i < ps->size; ++i) ps->arr[i - 1] = ps->arr[i];
ps->size--;
}
尾删接口
void SLPopBack(SL* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->size);
ps->size--;
}
指定位置删除接口
void SLErase(SL* ps, int pos)
{
assert(ps);
assert(0 <= pos && pos < ps->size);
for (int i = pos + 1; i < ps->size; ++i) ps->arr[i - 1] = ps->arr[i];
ps->size--;
}
8. 顺序表的查找实现
int SLFind(SL* ps, int x)
{
for (int i = 0; i < ps->size; ++i)
{
if (ps->arr[i] == x) return i;
}
return -1;
}
总代码
以下是完整的代码实现：
SeqList.h
#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
typedef int SLDataType;
typedef struct SeqList
{
SLDataType* arr;
int Capacity;
int size;
}SL;
void SLInit(SL* ps);
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x);
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);
void SLPopBack(SL* ps);
void SLPopFront(SL* ps);
void SLErase(SL* ps, int pos);
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x);
void SLCheckCapacity(SL* ps);
void SLPrint(SL* ps);
SeqList.c
#include "SeqList.h"
void SLInit(SL* ps)
{
ps->arr = NULL;
ps->Capacity = ps->size = 0;
}
void SLCheckCapacity(SL* ps)
{
if (ps->size == ps->Capacity)
{
int NewCapacity = ps->Capacity == 0 ? 4 : 2 * (ps->Capacity);
SLDataType* ptmp = realloc(ps->arr, NewCapacity * sizeof(SLDataType));
if (ptmp == NULL)
{
perror("realloc fail !");
exit(1);
}
ps->arr = ptmp;
ps->Capacity = NewCapacity;
}
}
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{
assert(ps);
SLCheckCapacity(ps);
ps->arr[ps->size++] = x;
}
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{
assert(ps);
SLCheckCapacity(ps);
for (int i = ps->size; i > 0; --i) ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
ps->arr[0] = x;
ps->size++;
}
void SLPopBack(SL* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->size);
ps->size--;
}
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--;
}
void SLErase(SL* ps, int pos)
{
assert(ps);
assert(0 <= pos && pos < ps->size);
for (int i = pos; i < ps->size - 1; ++i) ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];
ps->size--;
}
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{
assert(ps);
assert(0 <= pos && pos < ps->size);
SLCheckCapacity(ps);
for (int i = ps->size; i >= pos + 1; --i) ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];
ps->arr[pos] = x;
ps->size++;
}
void SLPrint(SL* ps)
{
for (int i = 0; i < ps->size; ++i) printf("%d ", ps->arr[i]);
printf("\n");
}
test.c
#include "SeqList.h"
void slTest01()
{
SL sl;
SLInit(&sl);
SLPushBack(&sl, 1);
SLPushBack(&sl, 2);
SLPushBack(&sl, 3);
SLPushBack(&sl, 4);
printf("测试尾插: ");
SLPrint(&sl);
SLPushFront(&sl, 10);
printf("测试头插: ");
SLPrint(&sl);
SLPopBack(&sl);
printf("测试尾删: ");
SLPrint(&sl);
SLPopFront(&sl);
printf("测试头删: ");
SLPrint(&sl);
SLInsert(&sl, 1, 15);
printf("指定插入: ");
SLPrint(&sl);
SLErase(&sl, 1);
printf("指定删除: ");
SLPrint(&sl);
}
int main()
{
slTest01();
return 0;
}
通过以上代码，读者可以完整地实现和测试顺序表的各种操作。顺序表是数据结构中的基础内容，掌握顺序表的实现对于理解更复杂的线性表（如链表）和其他数据结构具有重要意义。
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