基于Python的顺序表的运算及应用
一、实验内容
- 顺序表创建（注意：顺序表中数据元素的输入形式）。★
- 顺序表的基本操作（插入、删除、修改等基本操作及算法实现）。★★
- 在顺序表基本运算的基础上实现相关应用算法。★★★
二、实验步骤
1．顺序表的定义
- data数组存放线性表元素
- data数组的容量（存放最多的元素个数）为capacity。
- 线性表中实际数据元素个数size
class SqList:
def __init__(self): #构造函数
self.initcapacity=5 #初始容量设置为10
self.capacity=self.initcapacity #容量设置为初始容量
self.data=[None]*self.capacity #设置顺序表的空间
self.size=0
2. 顺序表的扩容
算法描述：
- 令olddata指向原data列表；
- 为data重新分配新的空间newcapacity；
- 将olddata中的所有元素复制到data中。
参考代码：
def resize(self, newcapacity): #改变顺序表的容量为newcapacity
assert newcapacity>=0 #检测参数正确性的断言
olddata=self.data
self.data=[None]*newcapacity
self.capacity=newcapacity
for i in range(self.size):
self.data[i]=olddata[i]3. 整体创建顺序表（或：表尾添加单个元素创建顺序表）
算法描述：
- 依次将a中的元素添加到data数组的末尾
- 出现上溢出时按实际元素个数size的两倍扩大容量
参考代码：
def CreateList(self, a): # 由数组a中元素整体建立顺序表
for i in range(0, len(a)):
if self.size == self.capacity: # 出现上溢出时
self.resize(2 * self.size) # 扩大容量
self.data[self.size] = a[i]
self.size += 1 # 添加后元素个数增加14. 顺序表的长度：
算法描述：
- 返回顺序表的长度
参考代码：
def getsize(self): # 求线性表长度
return self.size5. 顺序表的输出
算法描述：
- 依次输出顺序表中的所有元素值
参考代码：
def display(self): # 输出线性表
for i in range(0, self.size):
print(self.data[i], end=' ')
print()6. 顺序表的插入
算法描述：
- 先将data[i...n-1]的每个元素均后移一个位置(从data[n-1]元素开始移动)。
- 腾出一个空位置data[i]插入新元素e，最后将长度size增1。
- 在插入元素时若出现上溢出，则按两倍size扩大容量。
参考代码：
def insert(self, i, e): # 在线性表中序号i位置插入元素e
assert 0 <= i <= self.size # 检测参数i正确性的断言
if self.size == self.capacity: # 满时倍增容量
self.resize(2 * self.size)
for j in range(self.size, i, -1): # 将data[i]及后面元素后移一个位置
self.data[j] = self.data[j - 1]
self.data[i] = e # 插入元素e
self.size += 1 # 长度增17. 顺序表的删除
算法描述：
- 将data[i+1...n-1]的元素均前移一个位置(从data[n+1]元素开始移动)。
- 覆盖元素data[i]，最后将长度size减1。
- 若当前容量大于初始容量并且实际长度仅为当前容量的1/4（缩容条件），则将当前容量减半。
参考代码：
def delete(self, i): # 在线性表中删除序号i的元素
assert 0 <= i <= self.size - 1 # 检测参数i正确性的断言
for j in range(i, self.size - 1):
self.data[j] = self.data[j + 1] # 将data[i]之后的元素前移一个位置
self.size -= 1 # 长度减1
if self.capacity > self.initcapacity and self.size <= self.capacity / 4:
self.resize(self.capacity // 2) # 满足缩容条件则容量减半8. 顺序表的逆置
算法描述：
- 用i从前向后、用j从后向前遍历L
- 当两者没有相遇时交换它们指向的元素
参考代码：
def reverse(self):
i=0
j=self.size-1
while i（建议：在顺序表的应用中，也可以写同一应用的多种实现方式，并对比分析不同的实现方式的优劣。）
9. 主函数
if __name__ == '__main__':
L=SqList()
a=[1, 2, 3, 4, 5]
L.CreateList(a)
print ("L: ",end=''), L.display()
print("Length: ", L.getsize())
print("\nL: ", end=''), L.display()
L.delete(2)
print ("delete(2) L: ",end=''), L.display()
print("\nL: ", end=''), L.display()
L.insert(2, 23)
print ("insert(2, 23) L: ",end=''), L.display()
print("\nL: ", end=''), L.display()
L.reverse()
print ("reverse L: ",end=''), L.display()
10. 算法运行结果及分析
1.整体创建运行结果：
2.删除运行结果：
3.插入运行结果：
4.顺序表的逆置
算法分析：
顺序表的创建、输出：T(n)=O(n) （一重迭代）
顺序表的长度：T(n)=O(n)
顺序表的删除、插入：T(n)=O(n) （主要花费在元素的移动上）
顺序表的逆置：T(n)=O(n)、S(n)=O(1)
说明：顺序表的相关操作很多，上面只列举了插入、删除和逆置。
完整代码：
class SqList:
def __init__(self): #构造函数
self.initcapacity=5 #初始容量设置为10
self.capacity=self.initcapacity #容量设置为初始容量
self.data=[None]*self.capacity #设置顺序表的空间
self.size=0
def resize(self, newcapacity): #改变顺序表的容量为newcapacity
assert newcapacity>=0 #检测参数正确性的断言
olddata=self.data
self.data=[None]*newcapacity
self.capacity=newcapacity
for i in range(self.size):
self.data[i]=olddata[i]
def CreateList(self, a): # 由数组a中元素整体建立顺序表
for i in range(0, len(a)):
if self.size == self.capacity: # 出现上溢出时
self.resize(2 * self.size) # 扩大容量
self.data[self.size] = a[i]
self.size += 1 # 添加后元素个数增加1
def getsize(self): # 求线性表长度
return self.size
def reverse(self):
i=0
j=self.size-1
while i self.initcapacity and self.size <= self.capacity / 4:
self.resize(self.capacity // 2) # 满足缩容条件则容量减半
if __name__ == '__main__':
L=SqList()
a=[1, 2, 3, 4, 5]
L.CreateList(a)
print ("L: ",end=''), L.display()
print("Length: ", L.getsize())
print("\nL: ", end=''), L.display()
L.delete(2)
print ("delete(2) L: ",end=''), L.display()
print("\nL: ", end=''), L.display()
L.insert(2, 23)
print ("insert(2, 23) L: ",end=''), L.display()
print("\nL: ", end=''), L.display()
L.reverse()
print ("reverse L: ",end=''), L.display() 代码为个人理解编写，若有错误请大佬指正！