线性表的顺序存储结构和实现

 头文件 head.h

#include<string.h>
#include<ctype.h>
#include<malloc.h> /* malloc()等 */
#include<limits.h> /* INT_MAX等 */
#include<stdio.h> /* EOF(=^Z或F6),NULL */
#include<stdlib.h> /* atoi() */
#include<io.h> /* eof() */
#include<math.h> /* floor(),ceil(),abs() */
#include<process.h> /* exit() */

/* 函数结果状态代码 */
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1
#define ERROR 0
#define INFEASIBLE -1
/* #define OVERFLOW -2 因为在math.h中已定义OVERFLOW的值为3,故去掉此行 */
typedef int Status; /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int Boolean; /* Boolean是布尔类型,其值是TRUE或FALSE */

typedef int ElemType;			//通过定义不同的类型来定义不同的存储类型

/*线性表的动态分配顺序存储结构 */
#define LIST_INIT_SIZE 100		/* 线性表存储空间的初始分配量 */
#define LISTINCREMENT 10		/* 线性表存储空间的分配增量 */

typedef struct
{
	ElemType *elem;				/* 存储空间基址 */
	int length;					/* 当前长度 */
	int listsize;				 /* 当前分配的存储容量(以sizeof(ElemType)为单位) */
}SqList;

Status InitList(SqList *L);

Status DestroyList(SqList *L);

Status ClearList(SqList *L);

Status ListEmpty(SqList L);

int ListLength(SqList L);

Status GetElem(SqList L, int i, ElemType *e);

int LocateElem(SqList L, ElemType e, Status(*compare)(ElemType, ElemType));

Status PriorElem(SqList L, ElemType cur_e, ElemType *pre_e);

Status NextElem(SqList L, ElemType cur_e, ElemType *next_e);

Status ListInsert(SqList *L, int i, ElemType e);

Status ListDelete(SqList *L, int i, ElemType *e);

Status ListTraverse(SqList L, void(*vi)(ElemType *));

Status ListUnion(SqList *A, SqList B);//例2-1

void MergeList(SqList A, SqList B, SqList *C);

函数实现文件 ADT_SQ_Com.c

#include"head.h"

//线性链表的实现
/* 顺序表示的线性表(存储结构由c2-1.h定义)的基本操作(12个) */

Status InitList(SqList *L)	/* 算法2.3 */
{ 
	//操作结果：构造一个空的顺序线性表 

	(*L).elem = (ElemType*)malloc(LIST_INIT_SIZE*sizeof(ElemType));
	if (!(*L).elem)
	{
		printf("存储空间非配失败！");
		system("pause");
		exit(OVERFLOW); /* 存储分配失败 */
	}
	(*L).length = 0; /* 空表长度为0 */
	(*L).listsize = LIST_INIT_SIZE; /* 初始存储容量 */
	return OK;
}

Status DestroyList(SqList *L)
{ 
	//初始条件：顺序线性表L已存在。
	//操作结果：销毁顺序线性表L 

	free((*L).elem);
	(*L).elem = NULL;
	(*L).length = 0;
	(*L).listsize = 0;

	return OK;
}

Status ClearList(SqList *L)
{ 
	//初始条件：顺序线性表L已存在。
	//操作结果：将L重置为空表,线性表中元素的个数n定义为线性表的长度，当n=0时称为空表 

	(*L).length = 0;

	return OK;
}

Boolean ListEmpty(SqList L)
{ 
	//初始条件：顺序线性表L已存在。
	//操作结果：若L为空表，则返回TRUE，否则返回FALSE 

	if (L.length == 0)
		return TRUE;
	else
		return FALSE;
}

int ListLength(SqList L)
{ 
	//初始条件：顺序线性表L已存在。
	//操作结果：返回L中数据元素个数 

	return L.length;
}

Status GetElem(SqList L, int i, ElemType *e)
{ 
	//初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) 
	// 操作结果：用e返回L中第i个数据元素的值 

	if (i<1 || i>L.length)
		exit(ERROR);

	*e = *(L.elem + i - 1);

	return OK;
}

int LocateElem(SqList L, ElemType e, Status (*compare)(ElemType, ElemType))
{ 
	//初始条件：顺序线性表L已存在，compare()是数据元素判定函数(满足为1,否则为0) 
	//操作结果：返回L中第1个与e满足关系compare()的数据元素的位序。 若这样的数据元素不存在，则返回值为0。----算法2.6 

	ElemType *p;
	int i = 1; /* i的初值为第1个元素的位序 */
	p = L.elem; /* p的初值为第1个元素的存储位置 */
	while (i <= L.length && compare(*p++, e))
		++i;
	if (i <= L.length)
		return i;
	else
		return 0;
}

Status PriorElem(SqList L, ElemType cur_e, ElemType *pre_e)
{ 
	//初始条件：顺序线性表L已存在 
	// 操作结果：若cur_e是L的数据元素，且不是第一个，则用pre_e返回它的前驱,否则操作失败，pre_e无定义 

	int i = 2;
	ElemType *p = L.elem + 1;
	while (i <= L.length && *p != cur_e)
	{
		p++;
		i++;
	}

	if (i>L.length)
		return INFEASIBLE;
	else
	{
		*pre_e = *--p;

		return OK;
	}
}

Status NextElem(SqList L, ElemType cur_e, ElemType *next_e)
{ 
	//初始条件：顺序线性表L已存在 
	// 操作结果：若cur_e是L的数据元素，且不是最后一个，则用next_e返回它的后继，否则操作失败，next_e无定义 

	int i = 1;
	ElemType *p = L.elem;
	while (i<L.length&&*p != cur_e)
	{
		i++;
		p++;
	}
	if (i == L.length)
		return INFEASIBLE;
	else
	{
		*next_e = *++p;

		return OK;
	}
}

Status ListInsert(SqList *L, int i, ElemType e) /* 算法2.4 */
{ 
	//初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L)+1 
	// 操作结果：在L中第i个位置之前插入新的数据元素e，L的长度加1 

	ElemType *newbase, *q, *p;
	if (i<1 || i>(*L).length + 1)						//i值不合法 
		return ERROR;

	if ((*L).length >= (*L).listsize)					//当前存储空间已满,增加分配 
	{
		newbase = (ElemType *)realloc((*L).elem, ((*L).listsize + LISTINCREMENT)*sizeof(ElemType));		//重新分配内存

		if (!newbase)
		{
			printf("重新分配内存失败！");
			exit(OVERFLOW);								//存储分配失败 
		}

		(*L).elem = newbase;							//新基址 
		(*L).listsize += LISTINCREMENT;					//增加存储容量
	}

	q = (*L).elem + i - 1;								//q为插入元素位置
	for (p = (*L).elem + (*L).length - 1; p >= q; --p)	// 插入位置及之后的元素右移 
		*(p + 1) = *p;
	*q = e;												//插入e
	++(*L).length;										//表长增1

	return OK;
}

Status ListDelete(SqList *L, int i, ElemType *e) /* 算法2.5 */
{ 
	//初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L)
	//操作结果：删除L的第i个数据元素，并用e返回其值，L的长度减1

	ElemType *p, *q;
	if (i<1 || i>(*L).length)			//i值不合法
		return ERROR;

	p = (*L).elem + i - 1;				//p为被删除元素的位置
	*e = *p;							//被删除元素的值赋给e
	q = (*L).elem + (*L).length - 1;	//表尾元素的位置
	for (++p; p <= q; ++p)				//被删除元素之后的元素左移
		*(p - 1) = *p;
	(*L).length--;						//表长减1

	return OK;
}

Status ListTraverse(SqList L, void (*vi)(ElemType *))
{ 
	//初始条件：顺序线性表L已存在
	//操作结果：依次对L的每个数据元素调用函数vi()。一旦vi()失败，则操作失败, vi()的形参加'&'，表明可通过调用vi()改变元素的值 
	ElemType *p;
	int i;
	p = L.elem;
	for (i = 1; i <= L.length; i++)
		vi(p++);
	printf("\n");

	return OK;
}

测试文件 test.c

#include"head.h"

Status comp(ElemType c1, ElemType c2) /* 数据元素判定函数(平方关系) */
{
	if (c1 == c2*c2)
		return TRUE;
	else
		return FALSE;
}

void visit(ElemType *c) /* ListTraverse()调用的函数(类型要一致) */
{
	printf("%d ", *c);
}

void dbl(ElemType *c) /* ListTraverse()调用的另一函数(元素值加倍) */
{
	*c *= 2;
}

//例2-1， 两个线性表合并在一起，即求A=A U B；
Status ListUnion(SqList *A, SqList B)
{
	//初始条件：已知线性表A和线性表B
	//操作结果：将所有在线性表B但不在线性表A中的数据元素插入到线性表A中

	int sB = ListLength(B);//线性表B的长度
	int sA = ListLength(*A);//线性表A的长度
	int i = 0;
	int s = 0, s1 = 0;//返回状态值
	ElemType e;

	for (i = 1; i <= sB; i++)
	{
		s = GetElem(B, i, &e);
		if (s != 0)
		{
			if (!LocateElem(*A, e, comp))
			{
				ListInsert(A, (sA + 1), e);
				sA++;
			}
		}
		else
			return FALSE;
	}
	return OK;
}

//例2-2， 两个线性表合并在一起且非递减排序,线性表中的元素值可重复
void MergeList(SqList A, SqList B, SqList *C)
{
	//初始条件：已知A和B中的数据元素按值非递减排列
	//操作结果：归并A和B得到新的线性表C，C的数据元素也是按值非递减排列

	int sA = 1, sB = 1, sC = 1;
	ElemType e1, e2;
	int A_Len = ListLength(A);
	int B_Len = ListLength(B);
	Status s = 0;

	s = InitList(C);

	while ((sA <= A_Len) && (sB <= B_Len))
	{
		GetElem(A, sA, &e1);
		GetElem(B, sB, &e2);
		if (e1 < e2)
		{
			ListInsert(C, sC, e1);
			sA++;
		}
		else
		{
			ListInsert(C, sC, e2);
			sB++;
		}
		sC++;
	}

	while (sA <= ListLength(A))
	{
		GetElem(A, sA, &e1);
		ListInsert(C, sC, e1);
		sA++;
		sC++;
	}

	while (sB <= ListLength(B))
	{
		GetElem(B, sB, &e2);
		ListInsert(C, sC, e2);
		sC++;
		sB++;
	}
}

void main()
{
	SqList L;
	ElemType e, e0;
	Status i;
	int j, k;
	i = InitList(&L);
	printf("初始化L后：L.elem=%u\tL.length=%d \tL.listsize=%d\n", L.elem, L.length, L.listsize);
	for (j = 1; j <= 5; j++)
		i = ListInsert(&L, 1, j);
	printf("在L的表头依次插入1～5后：*L.elem=");
	for (j = 1; j <= 5; j++)
		printf("%d ", *(L.elem + j - 1));
	printf("\n");
	printf("L.elem=%u\tL.length=%d\tL.listsize=%d\n", L.elem, L.length, L.listsize);
	i = ListEmpty(L);
	printf("L是否空：i=%d(1:是 0:否)\n", i);
	i = ClearList(&L);
	printf("清空L后：L.elem=%u\tL.length=%d\tL.listsize=%d\n", L.elem, L.length, L.listsize);
	i = ListEmpty(L);
	printf("L是否空：i=%d(1:是 0:否)\n", i);
	for (j = 1; j <= 10; j++)
		ListInsert(&L, j, j);
	printf("在L的表尾依次插入1～10后：*L.elem=");
	for (j = 1; j <= 10; j++)
		printf("%d ", *(L.elem + j - 1));
	printf("\n");
	printf("L.elem=%u\tL.length=%d\tL.listsize=%d\n", L.elem, L.length, L.listsize);
	ListInsert(&L, 1, 0);
	printf("在L的表头插入0后：*L.elem=");
	for (j = 1; j <= ListLength(L); j++) /* ListLength(L)为元素个数 */
		printf("%d ", *(L.elem + j - 1));
	printf("\n");
	printf("L.elem=%u(有可能改变)\tL.length=%d(改变)\tL.listsize=%d(改变)\n", L.elem, L.length, L.listsize);
	GetElem(L, 5, &e);
	printf("第5个元素的值为：%d\n", e);
	for (j = 3; j <= 4; j++)
	{
		k = LocateElem(L, j, comp);
		if (k)
			printf("第%d个元素的值为%d的平方\n", k, j);
		else
			printf("没有值为%d的平方的元素\n", j);
	}
	for (j = 1; j <= 2; j++) /* 测试头两个数据 */
	{
		GetElem(L, j, &e0); /* 把第j个数据赋给e0 */
		i = PriorElem(L, e0, &e); /* 求e0的前驱 */
		if (i == INFEASIBLE)
			printf("元素%d无前驱\n", e0);
		else
			printf("元素%d的前驱为：%d\n", e0, e);
	}
	for (j = ListLength(L) - 1; j <= ListLength(L); j++) /* 最后两个数据 */
	{
		GetElem(L, j, &e0); /* 把第j个数据赋给e0 */
		i = NextElem(L, e0, &e); /* 求e0的后继 */
		if (i == INFEASIBLE)
			printf("元素%d无后继\n", e0);
		else
			printf("元素%d的后继为：%d\n", e0, e);
	}
	k = ListLength(L); /* k为表长 */
	for (j = k + 1; j >= k; j--)
	{
		i = ListDelete(&L, j, &e); /* 删除第j个数据 */
		if (i == ERROR)
			printf("删除第%d个数据失败\n", j);
		else
			printf("删除的元素值为：%d\n", e);
	}
	printf("依次输出L的元素：");
	ListTraverse(L, visit); /* 依次对元素调用visit()，输出元素的值 */
	printf("L的元素值加倍后：");
	ListTraverse(L, dbl); /* 依次对元素调用dbl()，元素值乘2 */
	ListTraverse(L, visit);
	DestroyList(&L);
	printf("销毁L后：L.elem=%u L.length=%d L.listsize=%d\n", L.elem, L.length, L.listsize);

	system("pause");
}

Running result:

初始化L后：L.elem=5210680       L.length=0      L.listsize=100
在L的表头依次插入1～5后：*L.elem=5 4 3 2 1
L.elem=5210680  L.length=5      L.listsize=100
L是否空：i=0(1:是 0:否)
清空L后：L.elem=5210680 L.length=0      L.listsize=100
L是否空：i=1(1:是 0:否)
在L的表尾依次插入1～10后：*L.elem=1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
L.elem=5210680  L.length=10     L.listsize=100
在L的表头插入0后：*L.elem=0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
L.elem=5210680(有可能改变)      L.length=11(改变)       L.listsize=100(改变)
第5个元素的值为：4
第1个元素的值为3的平方
第1个元素的值为4的平方
元素0无前驱
元素1的前驱为：0
元素9的后继为：10
元素10无后继
删除第12个数据失败
删除的元素值为：10
依次输出L的元素：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
L的元素值加倍后：
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
销毁L后：L.elem=0 L.length=0 L.listsize=0
请按任意键继续. . .