【顺序表的实现】

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目录

前言

1. 数据结构相关概念

1、什么是数据结构

2、为什么需要数据结构？

2、顺序表 

1、顺序表的概念及结构

1.1 线性表

2、顺序表分类

3、动态顺序表的实现

总结

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前言

世上有两种耀眼的光芒，一种是正在升起的太阳，一种是正在努力学习编程的你!一个爱学编程的人。各位看官，我衷心的希望这篇博客能对你们有所帮助，同时也希望各位看官能对我的文章给与点评，希望我们能够携手共同促进进步，在编程的道路上越走越远!

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

1. 数据结构相关概念

1、什么是数据结构

先来看两张图片

数据结构是由“数据”和“结构”两词组合而来。

什么是数据？

常见的数值1、2、3、4.....、教务系统里保存的用户信息（姓名、性别、年龄、学历等等）、网页里肉眼可以看到的信息（文字、图片、视频等等），这些都是数据。

什么是结构？

当我们想要使用大量使用同一类型的数据时，通过手动定义大量的独立的变量对于程序来说，可读性非常差，我们可以借助数组这样的数据结构将大量的数据组织在一起，结构也可以理解为组织数据的方式。

想要找到草原上名叫“咩咩”的羊很难，但是从羊圈里找到1号羊就很简单，羊圈这样的结构有效将 羊群组织起来。

概念：数据结构是计算机存储、组织数据的方式。数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系 的数据元素的集合。数据结构反映数据的内部构成，即数据由那部分构成，以什么方式构成，以及数据元素之间呈现的结构。

总结：

1）能够存储数据（如顺序表、链表等结构）

2）存储的数据能够方便查找

2、为什么需要数据结构？

还是先来看一张图片

如图中所示，不借助排队的方式来管理客户，会导致客户就餐感受差、等餐时间长、餐厅营业混乱等情况。同理，程序中如果不对数据进行管理，可能会导致数据丢失、操作数据困难、野指针等情况。

通过数据结构，能够有效将数据组织和管理在一起。按照我们的方式任意对数据进行增删改查等操 作。

最基础的数据结构：数组。

数组

0

1

2

3

4

5

【思考】有了数组，为什么还要学习其他的数据结构？

假定数组有10个空间，已经使用了5个，向数组中插入数据步骤：

求数组的长度，求数组的有效数据个数，向下标为数据有效个数的位置插入数据（注意：这里是 否要判断数组是否满了，满了还能继续插入吗）.....

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。

结论：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。

2、顺序表 

1、顺序表的概念及结构

1.1 线性表

线性表（linear list）是n个具有相同特性的数据元素的有限序列。 线性表是一种在实际中广泛使用的数据结构，常见的线性表：顺序表、链表、栈、队列、字符串...

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。

案例：蔬菜分为绿叶类、瓜类、菌菇类。线性表指的是具有部分相同特性的一类数据结构的集合如何理解逻辑结构和物理结构？

2、顺序表分类

• 顺序表和数组的区别

◦ 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

接口：我们后续提供给其他用户使用的函数或方法

• 顺序表分类

◦ 静态顺序表(缺陷：空间给少了不够用，给多了造成空间浪费)

◦ 动态顺序表

3、动态顺序表的实现

（1）头文件 —— （顺序结构的创建和相关操作函数的定义或声明，起目录作用）

SeqList.h

#pragma once
#include 
#include 
#include 
#include 
//动态顺序表
//类型重命名(要加分号)
//如果我们要转换类型的话，就可以直接替换int
typedef int SLDataType;  
typedef struct Seqlist
{
	SLDataType* a;
	int size;  //顺序表中有效的数据个数 = 最后一个数据的下一个位置(因为位置的话，有下标0)
	int capacity;  //顺序表中当前的空间大小
}SL;

//对结构体类型初始化
//sl是结构体类型创建的变量
void SLInit(SL* ps);

//销毁顺序表
void SLDestroy(SL* ps);

//头部/尾部 插入或删除
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x);
//我们在顺序表中尾部插入一个SLDataType类型的数据x
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);//头部插入

void SLPopBack(SL* ps);//尾部删除
void SLPopFront(SL* ps);//头部删除

//打印数据
void SLprint(SL* ps);

//当把顺序表都初始化为0，而没有尾插和头插的话，就直接进行尾删，代码会报错
//判断顺序表是否为空
bool SLIsEmpty(SL* ps);

//在任意位置插入数据
//在指定的位置之前插入数据
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x);
//删除指定位置的数据
void SLErase(SL* ps, int pos);

//在数据表中查找数据
bool SLFind(SL* ps, SLDataType x);

(2) 源文件 —— （顺序表相关函数的具体实现）

test.c

//接口：我们后续提供给其他用户使用的函数或方法
#include "seqlist.h"
void SLInit(SL* ps)
{
	ps->a = NULL;
	ps->size = ps->capacity = 0;
}

//销毁顺序表
void SLDestroy(SL* ps)
{
	//动态内存开辟了空间才能free()释放
	if(ps->a!=NULL)
	    free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->size = ps->capacity = 0;
}


//判断当前顺序表的空间是否足够
void SLCheckCapacity(SL* ps)
{
	
	if (ps->size == ps->capacity)
	{
		//结构体变量指向的有效数据个数==顺序表当前空间的大小，就得扩容
		//realloc()函数的第二个参数：顺序表当前空间的大小 * 2倍 * SLDataType的类型
		//首先得判断一下顺序表中当前空间的大小是否为0，因为为0的话，0*任何数都是0
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->a, newcapacity * sizeof(SLDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc");
			return 1;
		}
		ps->a = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;//顺序表当前空间的大小赋值给capacity,一个空间大小是SLDataType类型的
	}
}

//头部/尾部 插入或删除
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{
	assert(ps != NULL);
	//1:空间足够，直接尾插
	//2：空间不够，扩容
	//直接调用扩容函数
	SLCheckCapacity(ps);

	//直接插入数据
	ps->a[ps->size] = x;
	ps->size++;
}
//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{
	assert(ps != NULL);
	//判断空间是否足够的函数
	//空间不够，扩容
	SLCheckCapacity(ps);
	//空间足够，历史数据向后移一位
	for (size_t i = ps->size; i > 0; i--)
	{
		ps->a[i] = ps->a[i - 1]; 
	}
	ps->a[0] = x;//第0个位置直接插入x
	ps->size++;//既要增加数据，也要增加空间
}

void SLPopBack(SL* ps)//尾部删除
{
	assert(ps != NULL);
	assert(!SLIsEmpty(ps));
	//SLIsEmpty(ps)：如果为真，就进入函数，那么顺序表就为空
	//SLIsEmpty(ps)：为真，加！就为假，那么断言执行，否则就不执行
	ps->a[ps->size - 1] = 0;
	ps->size--;
}
void SLPopFront(SL* ps)//头部删除
{
	assert(ps);
	assert(!SLIsEmpty(ps));
	//让后面的数据往前挪动一位
	for (size_t i = 0; i size-1; i++)
	{
		//如果数组下标为ps->size的话，就越界了
		//因为size为有效数据的个数 = 最后一个数据的下一个位置（有下标为0）
		ps->a[i] = ps->a[i + 1];
	}
	ps->size--;
}

//打印数据
void SLprint(SL* ps)
{
	for (size_t i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		printf("%d ", ps->a[i]);
	}
	printf("\n");
}

//判断顺序表是否为空
bool SLIsEmpty(SL* ps)
{
	assert(ps != NULL);
	return ps->size == 0;
	//如果当前没有一个有效的数据，就为空
}

//在任意位置插入数据
//在指定的位置之前插入数据
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{
	//pos的位置对于计算机看来是下标的意思
	assert(ps);
	//不要忘了对pos加以限制
	assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);//怕有人会在-100之类的位置插入数据
	//扩容
	SLCheckCapacity(ps);
	//把pos位置及以后的数据往后挪动一位
	//循环条件里的i的初始值是size还是size-1都是可以的，但不同的初始值对应不同的结束条件
	for (size_t i = ps->size; i > pos; i--)
	{
		//最后一个进来的值是pos+1
		ps->a[i] = ps->a[i - 1];
	}
	ps->a[pos] = x;
	ps->size++;
}
//删除指定位置的数据
void SLErase(SL* ps, int pos)
{
	assert(ps);
	assert(!SLIsEmpty(ps));
	//要对pos进行限制
	assert(pos >= 0 && pos < ps->size);
	for (int i = pos; i < ps->size - 1; i++)
	{
		//最后一次进来的数据是ps->size-2（ps->size的话，就越界了）
		ps->a[i] = ps->a[i + 1];//ps->a[size-2] = ps->a[size-1]
	}
	ps->size--;
}

//在数据表中查找数据
bool SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		if (ps->a[i] == x)
		{
			return true;
		}
	}
	return false;
}

(3) 源文件 —— （顺序表的测试）

test1.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include "seqlist.h"

void SLtest()
{
	SL sl;//定义一个顺序表，sl就是没有初始化
	//SLInit(sl);//我们把sl传递给一个初始化的方法进行初始化
	SLInit(&sl);
	//我们想要把sl初始化的话，要把地址传过去，因为形参是实参的一份临时拷贝


	//顺序表的具体操作
	//尾插
	SLPushBack(&sl, 1);
	SLPushBack(&sl, 2);
	SLPushBack(&sl, 3);
	SLPushBack(&sl, 4);//1 2 3 4
	SLprint(&sl);
	//头插
	SLPushFront(&sl, 5);//5 1 2 3 4 
	SLPushFront(&sl, 6);//6 5 1 2 3 4
	SLPushFront(&sl, 7);//7 6 5 1 2 3 4
	SLprint(&sl);
	//尾删
	SLPopBack(&sl);
	SLprint(&sl);
	SLPopBack(&sl);
	SLprint(&sl);

	//销毁顺序表
	SLDestroy(&sl);
}
void SLtest02()
{
	SL sl;
	SLInit(&sl);
	SLPushBack(&sl, 1);
	SLPushBack(&sl, 2);
	SLPushBack(&sl, 3);
	SLPushBack(&sl, 4);
	SLprint(&sl);
	//头删
	SLPopFront(&sl);
	SLprint(&sl);

	SLPopFront(&sl);
	SLprint(&sl);	

	SLPopFront(&sl);
	SLprint(&sl);



	//到这里顺序表已经没有数据了
	SLPopFront(&sl);
	SLprint(&sl);

	//在任意位置插入数据
   //在指定的位置之前插入数据
	SLInsert(&sl, sl.size, 11);
	SLprint(&sl);

	//删除指定位置的数据
	SLErase(&sl, 0);
	SLprint(&sl);


	//在数据表中查找数据
	bool Findret = SLFind(&sl, 3);
	if (Findret == 3)
	{
		printf("找到了!\n");
	}
	else
	{
		printf("找不到！\n");
	}
	//销毁顺序表
	SLDestroy(&sl);
}



int main()
{
	//测试顺序表是否被初始化
	SLtest();
	SLtest02();
	return 0;
}

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总结

好了，本篇博客到这里就结束了，如果有更好的观点，请及时留言，我会认真观看并学习。
不积硅步，无以至千里；不积小流，无以成江海。