【数据结构】C语言实现顺序表
一、顺序表的定义
顺序表是用顺序存储方式存放的线性表（可以理解为数组的存储方式），表中的元素在内存中彼此相邻。
- 静态存储：在定义时就确定了顺序表的大小，并且之后顺序表的大小不会改变（即使之后空间不够用了，也无法增加）
- 动态存储：线性表的大小可以根据需要更改（顺序表满了，可以增加顺序表的大小）
二、基本操作
0. 基本的定义
说明：定义的顺序表是动态存储的，静态的基本操作也是一样的，只是没有增加空间的操作
#include1. 初始化顺序表
功能：构造一个空的顺序表list，分配内存空间
说明：
malloc()函数如果内存空间不够了，会返回NULL，这时如果再继续往后就没有意义了- 为什么
list->data为NULL时，不直接退出程序?- 如果想要在
list->dat = NULL时退出，可以在使用时进行判断 - 如果想在返回
list->dat = NULL时执行某些操作，难么如果直接退出程序就没办法实现了
- 如果想要在
status InitList(SqList* list)
{
list->data = (int *)malloc(INITSIZE * sizeof(int));
// 如果没有成功开辟内存，就返回 ERROR
if(list->data == NULL)
{
return ERROR;
}
list->len = 0;
list->maxSize = INITSIZE;
return OK;
}
2. 销毁顺序表
功能：销毁线性表，并释放线性表list所占用的内存空间
说明：
- 在对顺序表操作时，先判断顺序表是否指向
NULL，如果是NULL,那么后面的操作就没有意义了 - 当释放了
list-data指向的内存后，为什么要将list->data指向NULL？- 因为虽然释放了该内存，但是
list->data仍然指向该内存地址，如果后续不小心对该地址进行操作，那么后果会很严重。 - 有人可能会说我一定不会在释放内存后再使用的，可是万一呢？反正将
list->data指向NULL又不复杂，又可以避免错误的发生，为什么不这么做呢？
- 因为虽然释放了该内存，但是
status DestroyList(SqList* list)
{
if(list->data == NULL)
{
return ERROR;
}
free(list->data);
list->data = NULL; // 设置为 NULL, 为了防止后续非法访问
list->len = 0;
list->maxSize = 0;
return OK;
}
3. 插入元素
功能：在表中的第 pos 个位置插入指定元素 e
说明：
-
首先要判断是否可以插入数据
- 当
list->data = NULL时，无法插入数据 - 当
list->len = MaxSize时，表示顺序表已经放满了数据，也无法继续插入数据了 - 当要插入的位置不正确，也就是要插入的小于1和超出当前顺序表的长度+1时，也是无法插入的
- 当
-
插入元素时，只要弄清楚位置与下标的关系，就会变得很简单
- 上图中，data表示顺序表中的数据（空白表示没有数据），pos表示数据位置（从1开始），index表示元素的下标（从0开始）
- 如果想要将 300 插入到第 3 位（pos = 3），那就要将当前第3位以及后面的元素（也就是第3、4、5位）往后移动1位
- 先将 300 插入到顺序表的末尾，也就是第六位（pos = 6）。
- 然后 300 依次和前面的元素交换位置，直到 300 到达第三位（此时的index = 2）
pos - 1 = index
status ListInsert(SqList* list, int pos, int e)
{
if(list->data == NULL)
{
return ERROR;
}
if(list->len == list->maxSize) // 判断当前的顺序表是否以及满了
{
return ERROR;
}
if (pos> (list->len + 1) || pos<= 0) // 判断插入的位置是否有效
{
return ERROR;
}
list->data[list->len] = e;
for(int index = list->len; index > pos - 1; index--)
{
int temp = list->data[index];
list->data[index] = list->data[index - 1];
list->data[index - 1] = temp;
}
list->len++;
return OK;
}
4. 删除元素
功能：删除顺序表中第 pos 个位置的元素，并用 e 返回删除元素的值
说明：
- 首先还是判断是否能够删除
- 删除时先找到要删除的位置（弄清楚下标与位置的关系），再将后面的元素往前移
- 为什么最后只需要将长度 - 1，不将最后一位设置为 0？
- 因为当长度 - 1时，就不应该可以访问到比顺序表长度以外的位置，所以可以不用修改原来最后一位的值
status ListDelete(SqList* list, int pos, int* e)
{
if(list->data == NULL)
{
return ERROR;
}
if (pos> list->len || pos<= 0) // 判断插入的位置是否有效
{
return ERROR;
}
*e = list->data[pos- 1];
int index;
// 指定位置 pos后面的元素前移
for(index = pos- 1; index < list->len; index++)
list->data[index] = list->data[index + 1];
// 长度 -1，让后面的元素无法被正常访问
list->len--;
return OK;
}
5. 按值查找
功能：在顺序表中查找指定值 e
说明：
- 一位一位的比较，遇到相等的值就返回该位置，需要注意访问的时候用的是下标，而要返回的是元素的位置（也就是 下标 + 1 的值）
- 找不到指定值时就返回 -1，因为不可能有元素的位置是负的
int locateElem(SqList* const list, int e)
{
if(list->data == NULL)
{
return -1;
}
int i;
for(i = 0; i < list->len; i++)
if(list->data[i] == e)
return i+1; // 返回的是位置，不是下标，所以要 加1
return -1; // 返回 -1 表示没有后找到找到
}
6. 按位查找
功能：获取表list中第i个位置的元素
说明：
- 先判断位置是否合法
- 只要位置合法就可以直接返回该位置的值（位置 - 1 就是该元素的下标）
int GetElem(SqList* const list, int pos)
{
if(list->data == NULL)
{
return 0;
}
if (pos > list->len || pos <= 0)
{
return 0;
}
return list->data[pos - 1]; // 返回第 i 位元素的值
}
7. 求表长
功能：返回线性表L的长度
说明：
- 只要顺序表存在就直接返回该顺序表的长度
int Length(SqList* const list)
{
if(list->data == NULL)
{
return -1;
}
return list->len;
}
8. 打印顺序表的内容
功能：按前后顺序输出线性表的所有元素
说明：
- 使用循环将顺序表打印，下标不超过表的长度即可
status PrintList(SqList* const list)
{
if(list == NULL)
{
return ERROR;
}
int i;
for(i = 0; i < list->len; i++)
{
printf("%d ",list->data[i]);
}
printf("\n");
}
9. 判空
功能：判断表是否为空
说明：
- 只需要判断顺序表的长度是否为0，就可以知道顺序表是否为空
int Empty(SqList* const list)
{
if(list->data == NULL)
{
return -1;
}
if(list->len == 0)
return 1; // 返回 1，表示顺序表为空
else
return 0; // 返回 0，表示顺序表不为空
}
10. 扩容
功能：增加顺序表的空间，使顺序表可以存放更多的数据
说明：
realloc()函数可以扩容时，有三种情况：- 当前指向的内存空间后面有足够的空间，直接扩展当前的内存，返回的还是
list->data的指针 - 当前指向的内存空间后面没有足够的空间，但其他位置有足够的空间，这时会分配新的内存空间，并将当前内存中的数据复制过去，然后释放旧的内存，返回新内存地址
- 内存中没有足够的空间可以使用，这时会返回 NULL，原来的地址依然有用
- 当前指向的内存空间后面有足够的空间，直接扩展当前的内存，返回的还是
- 如果直接使用
list->data接收扩容后的地址，当出现第三种情况时，之前的内存空间就再也找不到了，所以要使用新的变量接收返回的地址，以防内存不足时，旧的地址丢失
status ModifyCap(SqList* list)
{
if(list->data == NULL)
{
return 0;
}
int* temp = (int *)realloc(list->data, (list->maxSize + 10) * sizeof(int));
if(temp == NULL)
{
return ERROR;
}
if(temp != list->data)
{
free(list->data);
list->data = temp;
}
list->maxSize += 10;
}
三、完整代码
SeqList.h文件代码
#pragma once
#includeSeqList.c文件代码
#include "./head/SeqList.h"
// 初始化（InitList）
status InitList(SqList* list)
{
list->data = (int *)malloc(INITSIZE * sizeof(int));
// 如果没有成功开辟内存，就返回 ERROR
if(list->data == NULL)
{
return ERROR;
}
list->len = 0;
list->maxSize = INITSIZE;
return OK;
}
// 销毁（DestroyList）
status DestroyList(SqList* list)
{
if(list->data == NULL)
{
return ERROR;
}
free(list->data);
list->data = NULL; // 设置为 NULL, 为了防止后续非法访问
list->len = 0;
list->maxSize = 0;
return OK;
}
// 插入（ListInsert）
status ListInsert(SqList* list, int pos, int e)
{
if(list->data == NULL)
{
return ERROR;
}
if(list->len == list->maxSize) // 判断当前的顺序表是否以及满了
{
return ERROR;
}
if (pos> (list->len + 1) || pos<= 0) // 判断插入的位置是否有效
{
return ERROR;
}
list->data[list->len] = e;
for(int index = list->len; index > pos - 1; index--)
{
int temp = list->data[index];
list->data[index] = list->data[index - 1];
list->data[index - 1] = temp;
}
list->len++;
return OK;
}
// 删除（ListDelete）
status ListDelete(SqList* list, int pos, int* e)
{
if(list->data == NULL)
{
return ERROR;
}
if (pos> list->len || pos<= 0) // 判断插入的位置是否有效
{
return ERROR;
}
*e = list->data[pos- 1];
int index;
// 指定位置 pos后面的元素前移
for(index = pos- 1; index < list->len; index++)
list->data[index] = list->data[index + 1];
// 长度 -1，让后面的元素无法被正常访问
list->len--;
return OK;
}
// 按值查找（LocateElem）
int locateElem(SqList* const list, int e)
{
if(list->data == NULL)
{
return -1;
}
int i;
for(i = 0; i < list->len; i++)
if(list->data[i] == e)
return i+1; // 返回的是位置，不是下标，所以要 加1
return -1; // 返回 -1 表示没有后找到找到
}
// 按位查找（GetElem）
int GetElem(SqList* const list, int pos)
{
if(list->data == NULL)
{
return 0;
}
if (pos > list->len || pos <= 0)
{
return 0;
}
return list->data[pos- 1]; // 返回第 i 位元素的值
}
// 求表长（Length）
int Length(SqList* const list)
{
if(list->data == NULL)
{
return -1;
}
return list->len;
}
// 打印顺序表（PrintList）
status PrintList(SqList* const list)
{
if(list == NULL)
{
return ERROR;
}
int i;
for(i = 0; i < list->len; i++)
{
printf("%d ",list->data[i]);
}
printf("\n");
}
// 判断表是否为空（Empty）
int Empty(SqList* const list)
{
if(list->data == NULL)
{
return -1;
}
if(list->len == 0)
return 1; // 返回 1，表示顺序表为空
else
return 0; // 返回 0，表示顺序表不为空
}
// 修改容量（ModifyCap）
status ModifyCap(SqList* list)
{
if(list->data == NULL)
{
return 0;
}
int* temp = (int *)realloc(list->data, (list->maxSize + 10) * sizeof(int));
if(temp == NULL)
{
return ERROR;
}
if(temp != list->data)
{
list->data = temp;
}
list->maxSize += 10;
}