顺序表C语言实现详解

目录

1、线性表

2、顺序表

3、顺序表的存储结构

4、顺序表的基本操作

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1、线性表

线性表。全名为线性存储结构，可以理解为即“把所有数据用一根线儿串起来，再存储到物理空间中”。线性表并不是一种具体的存储结构，它包含 顺序存储结构 和 链式存储结构，是顺序表和链表的统称。除了数组，链表、队列、栈等也是线性表结构。

顺序存储结构：将数据依次存储在连续的整块物理空间中

链式存储结构：数据分散的存储在物理空间中，通过一根线保存着它们之间的逻辑关系

非线性表。在非线性表中，数据之间并不是简单的前后关系。比如树、图

2、顺序表

它用一组连续的内存空间，来存储一组具有相同类型的数据。最大的特点就是支持随机访问，但插入、删除操作也因此变得比较低效，平均情况时间复杂度为 O(n)。

数组和链表的区别及优缺点：数组在内存地址上是连续的；链表在内存地址上可以是连续 也可以不是连续的，每个链表的节点包括原来的内存和下一个节点的信息(单向的一个，双向链表的话会有两个)

	优点	缺点
数组	使用方便 ，查询效率 比链表高，内存为一连续的区域	大小固定，不方便动态添加
链表	可动态添加删除   大小可变	只能通过顺次指针访问，查询效率低

3、顺序表的存储结构

4、顺序表的基本操作

顺序表的基本操作包括表的创建、销毁，数据的插入、删除、修改、清空。数据在插入的时候还支持动态扩容，在插入的数据量超过了表的容量的时候，自动扩展2倍于现有容量的存储空间

#ifndef __ALGO_ARRAY_LIST_H__
#define __ALGO_ARRAY_LIST_H__

#include 
#include 
#include 
#include 

#define ARRAY_LIST_MALLOC(size)   rt_malloc(size)
#define ARRAY_LIST_CALLOC(n,size) rt_calloc(n,size)
#define ARRAY_LIST_FREE(p)        rt_free(p)

#define ARRAY_LIST_GROW_STEP 50

struct array_list
{
    unsigned int cap;   /* array total size */
    unsigned int used;  /* array used size, from 1 to size */
    void **array; /* array, dynamically applied by array_init()*/
};

/* 创建并且返回一个空的array_list */
extern struct array_list* array_list_creat(unsigned int cap);
/* 销毁一个线性表array_list */
extern int array_list_destroy(struct array_list *list);
/* 将一个线性表array_list中的所有元素清空 */
extern int array_list_clear(struct array_list *list);
/* 向一个线性表array_list的最后位置处插入新元素,元素指向data */
extern int array_list_insert(struct array_list *list, void *data);
/* 删除一个线性表array_list的pos位置处的元素 */
extern int array_list_delete(struct array_list *list, unsigned int pos);

/* 增加array_list空间大小，返回新空间大小 */
extern int array_list_grow(struct array_list *list, int new_cap);

#endif

/*
 * Copyright (c) 20019-2020, dhl
 *
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2021-07-29     dhl          the first version
 */

#include "algo_array_list.h"

/**
 * dynamically create a dynamic array, including the array header and data space.
 * 
 * @param cap: array size
 * @return NULL:malloc fail
 *        !NULL:success
 */
struct array_list* array_list_creat(unsigned int cap)
{
    struct array_list *list = NULL;
    void **array = NULL;
    
    list = ARRAY_LIST_MALLOC(sizeof(struct array_list));
    if(!list)
        return NULL;

    memset(list, 0, sizeof(struct array_list));
    array = ARRAY_LIST_MALLOC(sizeof(void *) * cap);
    if(array == NULL)
        return NULL;

    memset(array, 0, sizeof(void *) * cap);
    
    list->array = array;    
    list->cap = cap;
    list->used = 0;

    return list;
}


/**
 * 销毁一个线性表array_list
 * 
 * @param list: array_list
 * @return -1: fail
 *          0: success
 */
int array_list_destroy(struct array_list *list)
{
    int i = 0;
    
    if(list == NULL)
        return -1;

    /* 删除数组元素指向的指针数据 */
    for(i=0; iused; i++)
    {
        if(list->array[i])
            ARRAY_LIST_FREE(list->array[i]);
        list->array[i] = NULL;
    }

    /* 删除数组元素 */
    if(list->array)
        ARRAY_LIST_FREE(list->array);
    list->array = NULL;
    
    /* 删除链表 */
    ARRAY_LIST_FREE(list);

    return 0;
}


/**
 * 将一个线性表array_list中的所有元素清空
 * 
 * @param list: array_list
 * @return -1: fail
 *          0: success
 */
int array_list_clear(struct array_list *list)
{
    int i = 0;
    
    if(list == NULL)
        return -1;

    /* 删除数组元素指向的指针数据 */
    for(i=0; iused; i++)
    {
        if(list->array[i])
            ARRAY_LIST_FREE(list->array[i]);
        list->array[i] = NULL;
    }

    return 0;
}

/**
 * 向一个线性表array_list的pos位置处插入新元素
 * 
 * @param list: array_list
 * @return -1: fail
 *          0: success
 */
int array_list_insert(struct array_list *list, void *data)
{
    int ret = 0;
    
    if(list == NULL)
        return -1;

    /* 需要扩容 */
    if(list->used == list->cap)
    {
        ret = array_list_grow(list, list->cap * 2);
        if(ret == -1)
            return -1;
    }
    
    list->array[list->used] = data;
    list->used += 1;
    return 0;
}


/**
 * 删除一个线性表array_list的pos位置处的元素
 * 
 * @param list: array_list
 * @return -1: fail
 *          0: success
 */
int array_list_delete(struct array_list *list, unsigned int pos)
{
    void *del_data = NULL;
    int i = 0;
    
    if(list == NULL || pos >= list->used)
        return -1;

    del_data = list->array[pos];

    /* 向前移动 */
    for(i=pos+1; iused; i++) {
        list->array[i-1] = list->array[i];
    }

    if(del_data)
        ARRAY_LIST_FREE(del_data);
    
    list->used -= 1;
    return 0;
}


/**
 * 增加array_list空间大小，返回新空间大小
 * 
 * @param list: array_list
 * @return -1: fail
 *          0: success
 */
int array_list_grow(struct array_list *list, int new_cap)
{
    void **new_array = NULL;
    
    if(list == NULL || new_cap < list->cap)
        return -1;

    /* 申请新的空间 */
    new_array = ARRAY_LIST_MALLOC(sizeof(void *) * new_cap);
    if(new_array == NULL)
        return -1;
    memset(new_array, 0, sizeof(void *) * new_cap);
    /* 拷贝 */
    memcpy(new_array, list->array, sizeof(void *) * list->used);

    /* 回收旧的空间 */
    ARRAY_LIST_FREE(list->array);

    /* 指向新的空间 */
    list->array = new_array;
    list->cap = new_cap;

    return 0;
}