【数据结构】顺序表

前言
顺序表是线性表的一种，而线性表是一种数据结构。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。顺序表主要特点是内存存储是连续的，数据元素都是首尾相接的。

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一、顺序表介绍

顺序表分为静态顺序表和动态顺序表。

静态顺序表： 顺序表大小固定

typedef int SLDataType;
#define N 7

typedef struct SeqList {
	SLDataType a[N];//定长数组
	int size;//有效数据个数
}SL;

动态顺序表： 通过动态开辟内存，可随时扩大容量

typedef int SLDataType;

typedef struct SeqList {
	SLDataType* a; //定长数组
	int size;      //有效数据个数
	int capacity;  //当前数据容量
}SL;

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二、动态顺序表的实现

顺序表通常有以下操作:

1. 插入：在指定位置插入一个新元素。
2. 删除：删除指定位置的元素。
3. 查找：查找指定元素并返回其位置。
4. 遍历：访问线性表中的每一个元素。

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2.1 动态顺序表的定义

顺序表通常有三个属性，data指向动态分配数组的指针，用于存储元素，size表中当前存储的元素数量，capacity是当前分配的数组容量。
因为不同的人用顺序表存储的元素的类型不一定一样，为了方便使用，应将数据类型重命名，再次使用时只需要将 typedef int SLDataType 中的 int 改成需要的类型。

//动态顺序表
typedef int SLDataType;//数据类型重命名，方便重复使用顺序表
typedef struct SequenceList
{
	SLDataType* data;
	int size;  //顺序表中有效的数据个数
	int capacity;  //顺序表当前的空间大小
}SList;

2.2 初始化和销毁

初始化
初始化时，选择为list动态分配内存的好处是，对于需要大量内存的数据结构，使用堆通常是唯一的选择
list存放在栈中的好处是，不需要在使用完List后释放空间，还有栈上的内存分配和释放通常比堆上的快

//初始化
void initSeqList(SList* list) {
    assert(list);
    //SList *list = (SList*)malloc(sizeof(SList));
    list->data = (int*)malloc(sizeof(int)); 
    list->size = 0;
    list->capacity = 1;
}

销毁
在销毁要注意的是，在释放空间后，不要忘记给list赋NULL

//销毁
void destroySeqList(SList* list) {
    assert(list);
    if (list->data) {
        free(list->data);  // 释放动态数组的内存
        list->data = NULL; // 防止野指针
    }
    list = NULL; // 防止野指针
}

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2.3 扩容

通常扩容选择原容量的1.5倍或者2倍进行扩容

//扩容
int resizeSeqList(SList* list) {
    assert(list);
    int newCapacity = list->capacity * 2;//通常扩容选择1.5倍或者2倍进行扩容
    
    int* newData = (int*)realloc(list->data, sizeof(int) * newCapacity);
    if (newData == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        return -1;
    }

    list->data = newData;
    list->capacity = newCapacity;
    return 0;
}

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2.4 插入

// 插入
int insertSeqList(SList* list, int index, int value) {
    assert(list);
    if (index < 0 || index > list->size) {
        return -1;
    }

    if (list->size >= list->capacity) { //如果容量不足，进行扩容
        if (resizeSeqList(list) == -1) {
            return -1; // 扩容失败
        }
    }

    for (int i = list->size; i > index; i--) {//将数据插入该位置，该位置及后面的数据向后移
        list->data[i] = list->data[i - 1];
    }
    list->data[index] = value;
    list->size++; //有效数据+1
    return 0;
}

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2.5 删除

// 删除
int deleteSeqList(SList* list, int index) {
    assert(list);
    if (index < 0 || index >= list->size) {
        return -1;
    }
    for (int i = index; i < list-> size ; i++) {//将要删除的数据后面的数据往前移
        list->data[i] = list->data[i + 1];
    }
    list->size--;
    return 0;
}

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2.6 查找

// 查找
int findSeqList(SList* list, int value) {
    assert(list);
    for (int i = 0; i < list->size; i++) {
        if (list->data[i] == value) {
            printf("找到目标数据，在第%d个\n", i + 1);
            return i;
        }
    }
    printf("未找到目标数据\n");
    return -1;
}

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2.7 打印

// 打印
void printSeqList(SList* list) {
    assert(list);
    for (int i = 0; i < list->size; i++) {
        printf("%d ", list->data[i]);
    }
    printf("\n");

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2.8 主函数

#include"SeqList.h"

int main() {
    SList list;
    initSeqList(&list);
    insertSeqList(&list, 0, 1);
    insertSeqList(&list, 1, 2);
    insertSeqList(&list, 2, 3);
    printSeqList(&list);

    deleteSeqList(&list, 1);
    printSeqList(&list);

    findSeqList(&list,2);

    destroySeqList(&list);
   
	return 0;
}

运行结果：

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三、完整代码

“SeqList.h”

#include
#include
#include

//动态顺序表
typedef int SLDataType;//数据类型重命名，方便重复使用顺序表
typedef struct SequenceList
{
	SLDataType* data;
	int size;  //顺序表中有效的数据个数
	int capacity;  //顺序表当前的空间大小
}SList;

// 对顺序表进行初始化
void initSeqList(SList* list);

// 扩容
int resizeSeqList(SList* list);

// 插入
int insertSeqList(SList* list, int index, int value);

// 删除
int deleteSeqList(SList* list, int index);

// 查找
int findSeqList(SList* list, int value);

// 打印
void printSeqList(SList* list);

//销毁
void destroySeqList(SList* list);

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“SeqList.c”

#include"SeqList.h"

//初始化
void initSeqList(SList* list) {
    assert(list);
    list->data = (int*)malloc(sizeof(int) * 2); 
    list->size = 0;
    list->capacity = 2;
}

//扩容
int resizeSeqList(SList* list) {
    assert(list);
    int newCapacity = list->capacity * 2;
    int* newData = (int*)realloc(list->data, sizeof(int) * newCapacity);//通常扩容选择1.5倍或者2倍进行扩容

    if (newData == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        return -1;
    }

    list->data = newData;
    list->capacity = newCapacity;
    return 0;
}

// 插入
int insertSeqList(SList* list, int index, int value) {
    assert(list);
    if (index < 0 || index > list->size) {
        return -1;
    }

    if (list->size >= list->capacity) { //如果容量不足，进行扩容
        if (resizeSeqList(list) == -1) {
            return -1; // 扩容失败
        }
    }

    for (int i = list->size; i > index; i--) {//将数据插入该位置，该位置及后面的数据向后移
        list->data[i] = list->data[i - 1];
    }
    list->data[index] = value;
    list->size++; //有效数据+1
    return 0;
}

// 删除
int deleteSeqList(SList* list, int index) {
    assert(list);
    if (index < 0 || index >= list->size) {
        return -1;
    }
    for (int i = index; i < list-> size ; i++) {//将要删除的数据后面的数据往前移
        list->data[i] = list->data[i + 1];
    }
    list->size--;
    return 0;
}

// 查找
int findSeqList(SList* list, int value) {
    assert(list);
    for (int i = 0; i < list->size; i++) {
        if (list->data[i] == value) {
            printf("找到目标数据，在第%d个\n", i + 1);
            return i;
        }
    }
    printf("未找到目标数据\n");
    return -1;
}

// 打印
void printSeqList(SList* list) {
    assert(list);
    for (int i = 0; i < list->size; i++) {
        printf("%d ", list->data[i]);
    }
    printf("\n");
}

//销毁
void destroySeqList(SList* list) {
    assert(list);
    if (list->data) {
        free(list->data);  // 释放动态数组的内存
        list->data = NULL; // 防止野指针
    }
    list = NULL; // 防止野指针
}

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“main.c”

#include"SeqList.h"

int main() {
    SList list;
    initSeqList(&list);
    insertSeqList(&list, 0, 1);
    insertSeqList(&list, 1, 2);
    insertSeqList(&list, 2, 3);
    printSeqList(&list);

    deleteSeqList(&list, 1);
    printSeqList(&list);

    findSeqList(&list,2);

    destroySeqList(&list);
   
	return 0;
}

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