「数据结构」线性表的定义和基本操作

目录

  • 知识框架

  • 考纲内容

  • 线性表的定义和基本操作

  • 线性表的顺序表示(顺序存储)

  • 顺序表上基本操作的实现

【知识框架】

「数据结构」线性表的定义和基本操作_第1张图片

【考纲内容/截止到 2022 年】

  • 线性表的定义和基本操作

  • 线性表的实现

    顺序存储;链式存储;线性表的应用

一、线性表的定义和基本操作

1、线性表的定义

线性表是具有相同数据类型的 n 个数据元素的有限序列,其中 n 为表长,当 n=0 时线性表是一个空表。若用 L 命名线性表,则其一般表示为:L=(a1,a2,a3…ai,…an)

  • 注意位序从 1 开始(区分与数组下标从 0 开始)
  • 在式中,a1 是唯一的“第一个”数据元素,又称表头元素
  • 在式中,an 是唯一的“最后一个”数据元素,又称表尾元素
  • 除第一个元素外,每个元素有且仅有一个直接前驱
  • 除最后一个元素外,每个元素有且仅有一个直接后继
2、☆线性表的特点☆
  • 表中元素的个数有限
  • 表中元素具有逻辑上的顺序性,表中元素有先后次序
  • 表中元素都是数据元素,每个元素都是单个元素
  • 表中元素的数据类型都相同,这意味着每个元素占有相同大小的存储空间
  • 表中元素具有抽象性,即讨论元素间的逻辑关系,而不考虑元素究竟表示什么内容
  • 注意:线性表是一种逻辑结构,表示元素之间一对一的相邻关系。顺序表和链表是指存储结构,两者属于不同层面的概念,不要混淆。
3、线性表的基本操作
  • InitList(&L):初始化表。构造一个空的线性表。
  • Length(L): 求表长。返回线性表 L 的长度,即 L 中数据元素的个数。
  • LocateElem(L,e):按值查找操作。在表 L 查找具有给定关键字值的元素。
  • GetElem(L,i): 按位查找操作。获取表 L 中的第 i 个位置的元素的值。
  • ListInsert(&L,i,e):插入操作。在表 L 中第 i 个位置插入指定元素 e。
  • ListDelete(&L,i,&e):删除操作。删除表 L 中第 i 个位置的元素,并用 e 返回删除元素的值。
  • PrintList(L):输出操作。按前后顺序输出线性表 L 的所有元素值。
  • Empty(L):判空操作。若 L 为空表,则返回 true,否则返回 false。
  • DestroyList(&L):销毁操作。销毁线性表,并释放线性表 L 所占用的内存空间。

注意

① 基本操作的实现取决于采用哪种存储结构,存储结构不同,算法的实现也不同,

② “&”表示 C++语言中的引用调用,在 C 语言中采用指针也可达到同样的效果。


二、线性表的顺序表示及其基本操作实现

1、顺序表的定义

线性表的顺序存储又称顺序表。它是用一组地址连续的存储单元依次存储线性表中的数据元素,从而使得逻辑上相邻的两个元素在物理位置上也相邻。

注意

① 在线性表中对元素的说法都是位序,而位序是从 1 开始的。区分与数组的下标从 0 开始。

② 在顺序表中,问题的规模变量为表长 L.length。

2、顺序表的静态分配
#define ElemType int	//定义ElemType的类型为int

#define MaxSize 50	//定义线性表的最大长度
typedef struct {
	ElemType data[MaxSize];	//顺序表的元素
	int length;	//顺序表的当前长度
}SqList;	//顺序表的类型定义(Sq=sequence)
3、顺序表的动态分配
  • C 语言的动态分配语句

    L.data=(ElemType*)malloc(sizeof(ElemType))

  • C++语言的动态分配语句

    L.data=new ElemType[InitSize]

  • 注意:动态分配并不是链式存储,它同样属于顺序存储结构,物理结构没有变化,依然是随机存取方式,只是分配的空间大小可以在运行时动态决定。
#define ElemType int	//定义ElemType的类型为int

#define InitSize 100	//表长度的初始定义
typedef struct {
	ElemType *data	//指示动态分配的数组指针
	int MaxSize,length;	//数组的最大容量和当前个数
}SeqList;	//动态分配数组顺序表的类型定义
4、顺序表上基本操作的实现
  • 创建顺序表并初始化

//	静态分配
void InitList(SqList &L){
	for(int i=0;i<MaxSize;i++){
		L.data[i]=0;
	}
	L.length=0;
}

int main(){
	SqList L;
	InitList(L);
	return 0;
}


//动态分配
void InitList(SeqList &L){
	L.data=(ElemType*)malloc(sizeof(ElemType));
	L.length=0;
	L.MaxSize=InitSize;
}

void InCreaseSize(SeqList &L,int len){
	ElemType* p =L.data;
	L.data=(ElemType*)malloc(sizeof((L.MaxSize+len)*ElemType)));
	for(int i=0;i<L.length;i++){	//复制原先的数据
		L.data[i]=p[i];
	}
	free(p);	//释放原来的空间
}

int main(){
	SeqList L;
	InitList(L);
	InCreaseSize(L,5);
	return 0
}

  • 插入操作:在顺序表 L 的第 i(1<=i<=L.length+1)个位置插入新元素 e
bool ListInsert(SqList &L,int i,ElemType e){
	if(i<1||i>L.length+1){	// 判断i值是否合法。
		return false;
	}
	if(L.length>=MaxSize){	//当前存储空间已满,不能插入
		return false;
	}
	for(int j=L.length;j>=i;j++){	// 在第i个及以后的位置的元素后移。
		L.data[j]=L.data[j-1];
	}
	L.data[i-1]=e;
	L.length++;
	return true;
}
  • 删除操作:删除顺序表 L 中第 i(1<=i<=L.length)个位置的元素,用引用变量 e 返回。
bool ListDelete(SqList &L,int i,int &e){
	if(i<1||i>L.length){
		return false;
	}
	e=L.data[i-1];	//将删除的数组返回给变量e
	for(int j=i;j<L.length;j++){
		L.data[j-1]=L.data[j];
	}
	L.length--;	// 真正控制表长的范围是length,不用管最后一个数组元素是否被删除,只要length减一即可。
	return true;

}
  • 按值查找(顺序查找):在顺序表 L 中查找第一个元素值等于 e 的元素,并返回其位序。
int LocateElem(SqList L,ElemType e){
	for(int i=0;i<L.length;i++){
		if(L.data[i]==e){
			return i+1;	//数组下标值 + 1 =位序值
		}
	}
	return 0;	// 返回0表示查找失败
}

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