顺序表的简单介绍

目录

前提须知：

数据结构：

什么是数据结构？

数据结构特点：

 为什么需要数据结构：

顺序表：

线性表：

与数组区别：

静态顺序表与动态顺序表：

二者之间的区别：

编译器的实现：(以下使用头文件和源文件的书写方式)

初始化：

头文件：

源文件：

主函数部分：

 销毁开辟空间：

头文件：

源文件： 

主函数部分：

尾插：（在上述代码的基础上进行尾插操作）

尾插要考虑的因素：

头文件：

回答问题：

 1）空间是否足够：

2）空间足够如何进行尾插：

如何扩容？

怎么扩容？

那如何申请空间呢？

注意事项：

主函数部分：

头插：（在上诉代码的基础上进行尾插操作）

 头插的所需要进行思考的问题：

头文件： 

回答问题：

 怎么将原先的数据往后移，腾出第一个空间的位置：

主函数部分：

尾删：（在上诉的基础上进行尾删操作）

头文件：

需要注意的问题：

主函数部分：

头删：（在上诉代码的基础上进行头删）

 头文件：

 怎么删呢？

 注意的问题：

源文件：

​编辑 主函数部分：

​编辑

 在任意位置插入数据：

头文件：

 图示：​编辑

 源文件：

插入部分：

完整版：

主函数部分：

​编辑

 删除指定位置的数据：

头文件：

源文件： 

主函数部分：

​编辑

​编辑

 查找指定的数据是否存在：

头文件：

 源文件：

主函数部分：

​编辑

​编辑

使用打印顺序表的函数调用：

头文件：

源文件：

主函数部分：

 总结：

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前提须知：

数据结构：

什么是数据结构？

答：数据结构是计算机存储、组织数据的⽅式，举例：数组是最简单的一种数据结构。

数据结构特点：

•  能够存储数据（如顺序表、链表等结构）
• 存储的数据能够⽅便查找 

 为什么需要数据结构：

• 最基础的数据结构能够提供的操作已经不能完全满⾜复杂算法实现。
• 假设数据量⾮常庞⼤，频繁的获取数组有效数据个数会影响程序执⾏效率。
• 数据的多样性，以数组为例，数组只能满足同一种类型的数据，不能满足其他类型的数据。

顺序表：

 在顺序表之前，我们要先明白什么是线性表。

线性表：

• 线性表是一种总称， 指的是具有相同特性的一类数据结构的统称。

线性表特点：

• 线性表在逻辑上是线性结构，也就说是连续的一条直线。
• 但是在物理结构上并不一定是连续的线性表在物理上存储时，通常以数组和链式结构的形式存储。
• 逻辑结构：人为想象的。
• 物理结构：内存存储上，不一定是连续的，连续的举例是数组，数组地址是连续的。

而顺序表是线性表的一种，相当于苹果是水果的一种，且因为顺序表的底层结构是数组，所以顺序表在逻辑结构上是线性的，在物理结构上也是线性的。

与数组区别：

 先前讲诉过，数组是同种类型数据的集合。

而且数组分为两种，定长数组和动态数组，定长数组是一开始就设定了数组大小，动态数组是数组的大小不确定，详情看柔性数组。

柔性数组_明 日 香的博客-CSDN博客

 而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，这是顺序表与数组的区别。

同时也可以通过数组的分类将顺序表分为两种，静态顺序表和动态顺序表。

静态顺序表与动态顺序表：

静态顺序表和动态顺序表的声明结构，其实顺序表的声明结构就是一种结构体。

结构体的简单介绍（1）_明 日 香的博客-CSDN博客

//静态顺序表
 struct SeqList
{
   int a[100];//定长数组
   int size; //有效个数
   
}

•  int a[100]表示这个顺序表的大小是100个int类型的字节数大小，也可以说是400个字节大小。
• 而int size 表明了该顺序表中放入了多少有效的数据。
• struct是结构体的关键字，表明了顺序表的声明结构其实就是结构体。

//动态顺序表
 struct SeqList
{
   int* a;
   int size;//有效数据的个数
   int capacity;//空间大小
}

• int*a 指向的是一个数组空间的首个元素地址，间接表明了顺序表的底层结构是数组。
• int capacity 指向的是开辟空间的大小，也就是顺序表空间的大小，因为是动态的，所以需要开辟空间。
• 在使用的过程中，可以将a直接当成数组名使用，这是允许的。

二者之间的区别：

静态顺序表缺陷：空间给少了不够⽤，给多了造成空间浪费 。

编译器的实现：(以下使用头文件和源文件的书写方式)

注意：顺序表是一种声明，所以应该在头文件中输写。 

 

以动态顺序表为例子。

在图中，typedef 将int 类型 和 顺序表 进行了重新命名。

int 类型 定义命名的意义是为了方便以后进行类型的更改，这是顺序表和数组的区别之一。

而顺序表 struct SeqList重命名为SL 为了以后方便书写。

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初始化：

创建一个void 类型的函数SLInit 该函数的参数是SL*类型的，形参是ps

头文件：

 

源文件：

结构体的赋值，详情：结构体的简单介绍（1）_明 日 香的博客-CSDN博客 

将顺序表的空间大小和有效数字初始化为0，将顺序表的指针指向NULL 

因为局部变量的关系，以及传值调用中，形参的改变不会影响实参的因素，所以我们这里使用传址调用。

C语言 实参与形参 传值调用与传址调用-CSDN博客

主函数部分：

   

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 销毁开辟空间：

销毁开辟的空间，在销毁之前我们必须判断这个空间是否存在，或者说是否开辟，如果存在，则需要使用free释放空间，free的本质是将开辟的空间交还给内存。

free详情：malloc与free_明 日 香的博客-CSDN博客

头文件：

源文件： 

主函数部分：

 

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尾插：（在上述代码的基础上进行尾插操作）

在尾部插入数据。

如图所示，在下标为6的位置上插入数据，这种就是尾插。

尾插要考虑的因素：

1. 空间是否足够的问题？
2. 足够应该如何进行尾插？
3. 如若空间不够应该如何扩容的问题？
4. 扩容时需要注意什么？
5. 需要扩容多少空间合适？

头文件：

x表示插入的数据，SL*ps是插入空间的地址 

回答问题：

 1）空间是否足够：

在动态顺序表中，capacity是表示顺序表的空间的大小，size是表示顺序表中的有效数据的个数，所以当capacity==size的时候，就可以说明顺序表的空间是否满了。

• 顺带一提，capacity表示的是空间大小，而size表示的是有效数据的个数，所以当二者相同时，二者均可以代表顺序表这个数组的数组大小，而不相同时，反倒是size可以代表顺序表这个数组的数组大小，而顺序表这个数组的最大下标则就是size-1 

使用if进行判断二者是否相等，如若相等，准备进行空间的扩容，若不相等则直接进行尾插。 

2）空间足够如何进行尾插：

 因为空间足够使用，所以在顺序表这个数组中插入数据即可。

且，因为size无论在何时都表明了数组的大小，而size-1表明了当前顺序表这个数组的最大下标，所以在顺序表这个数组中，若要插入数据，直接在size这个位置中插入数据即可。 

当然，在最后别忘了将 有效数据个数+1，这是为了进行多次的尾插所必要的代码，且直接插入是基于capacity 够的情况下，所以capacity不需要进行改动。

如何扩容？怎么扩容？需要扩大多少空间合适？

如何扩容？

• 使用realloc函数进行扩容，realloc函数详情：realloc-CSDN博客 

怎么扩容？

• 每次插入一个数据就申请一个空间？插入100个数据申请一百个空间？
• 但是如果频繁的扩容，会降低程序的性能。

那如何申请空间呢？

• 答：一般以2倍或者1.5倍进行扩容，比如一开始申请4个空间，当插入第五个数据的时候，扩容成八个空间，插入第九个数据的时候，扩容成16个空间，以此类推··················

图中的代码类比，realloc函数的调整空间大小，基于realloc函数的特性，如若调整空间大小失败，那么这个空间则会丢失，所以直接赋予ps->a有可能造成原空间地址失效，所以需要使用tmp进行中间赋值，然后判断，判断成功后在赋予ps->a

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扩容：

• ps->a表示需要扩容空间的起始地址
• ps->capacity*2*sizeof(SLDataType)，前者表示当前的空间大小，sizeof表示计算当前顺序表的字节大小，*2表示我们的扩容方法。
• （需要注意的是，空间大小是有类型的，所以空间大小不能代表字节数的多少） 

注意：

当扩容成功后，记得地址的转移以及当前空间需要扩大到原来的两倍，以便下次扩容的时候不会出错。 

注意事项：

 有些人会将capacity 初始化为0，导致后面的代码出错，所以这里新建立一个代码进行判断。

 

 这是一个三目表达式，使用该表达式进行判断空间大小是否为0，如果是0则赋予初值4，如果不是0则将空间进行扩容。

也因此，其余部分也需要进行整改。

完整的代码是：当空间不够后进行扩容，扩容后空间足够，进行尾插操作 

主函数部分：

 

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头插：（在上诉代码的基础上进行尾插操作）

头插，在头部插入数据，但是放在数组中，就相当于将原先的首元素变为第二个元素，原先的第二个元素变成第三个元素······在不覆盖其他元素的基础上腾出第一个空间的位置。

 头插的所需要进行思考的问题：

1. 空间不够（已解决）
2. 怎么将原先的数据往后移，腾出第一个空间的位置。

头文件： 

回答问题：

 怎么将原先的数据往后移，腾出第一个空间的位置：

• 因为size-1对应的是顺序表这个数组的最大下标，所以将这个最大下标所对应的数据往后移一个位置，也就是size表示的这个数字下，并且进行持续性的进行下标-1的循环，进行不断的挪到。
• 挪动到最后下标为0后停止，并且对下标为0的位置空间进行数据的插入。
• 最后别忘记有效数字的+1

主函数部分：

 

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尾删：（在上诉的基础上进行尾删操作）

头文件：

 因为尾删不用管空间是否足够，所以我们需要删除最后一个数据就行了。

也因为不用管空间大小，所以直接进行有效数据的个数-1使得最后尾部的数据失效即可。

需要注意的问题：

 注意在尾删的同时要注意顺序表是否为空，我们需要进行判断，判断是否为空要判断ps->a==NULL是否成立，成立就为空的地址。

在这里我们使用断言进行判断预警 

主函数部分：

 

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头删：（在上诉代码的基础上进行头删）

 头文件：

 怎么删呢？

因为必须把第一个数据删了，然后之后的数据补上，所以可以直接覆盖，将第一个位置的数据用第二个位置的数据直接覆盖，而后，第二个位置的数据被第三个位置的数据覆盖，第三个位置的数据被第四个位置的数据覆盖，以此类推············

 注意的问题：

在此之前判断数据空间是否为空。

源文件：

为何是isize-1呢因为要把p->size-2的数据被p->size-1的数据覆盖，且因为p->size-1的数据因为往前挪，且因为头删，有效数据会减少，所以挪动后，在顺序表这个数组中下标是p->size-1的位置的数据应该是空的，然整体的有效数据个数-1，size-1变成了size 

 主函数部分：

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 在任意位置插入数据：

头文件：

SL*ps是顺序表这个空间的地址，int pos是顺序表这个数组的下标位置，x是指插入的数据 

 图示：

 以上图举例：要把原来下标1的数据往后移动，这个和头插有些类似，要把下标为1的数据和它之后的数据都往后移动，让出下标1的位址空间。

注意事项：还是得先查看空间是否足够，不够进行空间的扩展，空间扩展参考尾插。

 源文件：

插入部分：

完整版：

主函数部分：

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 删除指定位置的数据：

头文件：

 删除指定位置的数据，和头删有些类似，直接将指定的位置，被指定位置的后一位进行覆盖，然后后一位被后两位覆盖

 

 注意事项：需要进行空间是否为空的判断。

源文件： 

主函数部分：

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 查找指定的数据是否存在：

头文件：

 源文件：

注意事项：先判断空间是否为空 ，且bool类型是只能返回true和flase的。

主函数部分：

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使用打印顺序表的函数调用：

头文件：

源文件：

主函数部分：

 

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 总结：

• 顺序表的声明结构其实是一种结构体
• 顺序表的底层结构是数组，所以更多的时候我们可以将顺序表当作数组来进行使用

顺序表的缺点：

• 从之前的博客中，我们得知，顺序表的本质实际上是一种数组。
• 而数组的最大特征就是连续的空间。
• 也因此，在线性表中，顺序表是一种物理上和逻辑上都连续的直线。