数据结构——顺序表（文字+代码+带图详细讲解）

其他 2023-06-24 19:25:06 阅读次数: 0

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在 C 语言中，顺序表可以使用数组来实现。顺序表是一种线性表，其中的元素在物理上连续存储，可以通过下标访问任意元素。
顺序表的基本操作包括插入、删除、查找、遍历和初始化等。
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这段代码定义了一个顺序表的结构体，其中包括三个成员变量：
SLDataType* array：指向动态开辟的数组，即顺序表的存储空间。
size_t size：有效数据个数，即当前顺序表中实际存储的元素个数。
size_t capicity：空间容量的大小，即当前顺序表的存储空间的大小。

typedef int SLDataType;
//定义了一个顺序表的结构体
typedef struct SeqList
{
    
    
	SLDataType* array;//指向动态开辟的数组
	size_t size;	//有效数据个数
	size_t capicity;	//空间容量的大小
}SeqList;

这段代码实现了顺序表的初始化操作。该函数接受一个指向顺序表结构体的指针 psl，并在内存中动态分配了一个大小为4的数组来存储元素。

具体来说，该函数完成了以下操作：
使用 assert() 宏判断指针 psl 不为空，如果为空则程序会中止。
使用 malloc()函数动态分配了一个大小为4的数组来存储元素，并将其赋值给 psl->array，即顺序表的存储空间。
判断数组是否分配成功，如果分配失败则输出错误信息并返回。
将 psl->size 和 psl->capicity初始化为0和4，分别表示当前顺序表中实际存储的元素个数和存储空间的容量大小。

//顺序表初始化
void SeqListInit(SeqList* psl)
{
    
    
	assert(psl);
	psl->array= (SLDataType*)malloc(sizeof(SLDataType) * 4);
	if (psl->array == NULL)
	{
    
    
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	psl->size = 0;
	psl->capicity = 4;
}

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这段代码实现了顺序表的动态增容操作。该函数接受一个指向顺序表结构体的指针 psl，并在顺序表中的元素个数等于容量大小时进行扩容操作。
具体来说，该函数完成了以下操作：

使用 assert() 宏判断指针 psl 不为空，如果为空则程序会中止。
判断当前顺序表中实际存储的元素个数 psl->size是否等于存储空间的容量大小 psl->capicity，如果相等则说明顺序表已满，需要进行扩容操作。
使用 realloc()函数对顺序表存储空间进行扩容，将原来的空间大小 psl-capicity 扩大一倍，即 psl->capicity * 2，并将扩容后的空间大小赋值给 psl->capicity。
判断扩容是否成功，如果扩容失败则输出错误信息并返回。
将扩容后的新空间地址赋值给 psl->array，即顺序表的存储空间。

// 检查空间，如果满了，进行增容
void CheckCapacity(SeqList* psl)
{
    
    
	assert(psl);
	if (psl->size == psl->capicity)
	{
    
    
		SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(psl->array, sizeof(SLDataType) * psl->capicity * 2);
		if (tmp == NULL)
		{
    
    
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		psl->array = tmp;
		psl->capicity *= 2;
	}
}

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这段代码实现了顺序表尾插操作。该函数接受一个指向顺序表结构体的指针 psl 和要插入的元素值 x，并将元素插入到顺序表的末尾。

具体来说，该函数完成了以下操作：
使用 assert() 宏判断指针 psl 不为空，如果为空则程序会中止。
调用 CheckCapacity()，函数检查顺序表的存储空间是否已满，如果已满则进行动态增容操作。
将要插入的元素值 x 赋值给顺序表存储空间中下一个可用的位置，即
psl->array[psl->size]。 将顺序表中实际存储的元素个数 psl->size 加1，表示顺序表中又插入了一个元素。

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// 顺序表尾插
void SeqListPushBack(SeqList* psl, SLDataType x)
{
    
    
	assert(psl);
	CheckCapacity(psl);
	psl->array[psl->size] = x;
	psl->size++;
}

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这段代码实现了顺序表尾删操作。该函数接受一个指向顺序表结构体的指针 psl，并将顺序表中的最后一个元素删除。

具体来说，该函数完成了以下操作：

使用 assert() 宏判断指针 psl 不为空，如果为空则程序会中止。
使用 assert() 宏判断顺序表中实际存储的元素个数psl->size 是否大于0，如果不大于0则说明顺序表为空，无法进行删除操作。
将顺序表存储空间中最后一个元素位置 psl->array[psl->size-1] 的值清空，即置为0。
将顺序表中实际存储的元素个数 psl->size减1，表示顺序表中又删除了一个元素。

// 顺序表尾删
void SeqListPopBack(SeqList* psl)
{
    
    
	assert(psl);
	assert(psl->size > 0);
	psl->array[psl->size-1] = 0;
	psl->size--;
}

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这段代码实现了顺序表头插操作。该函数接受一个指向顺序表结构体的指针 psl 和要插入的元素值 x，并将元素插入到顺序表的头部。

具体来说，该函数完成了以下操作：

使用 assert() 宏判断指针 psl 不为空，如果为空则程序会中止。
调用 CheckCapacity()函数检查顺序表的存储空间是否已满，如果已满则进行动态增容操作。
从顺序表存储空间中最后一个元素位置开始，向后逐个将每个元素向后移动一个位置，直到顺序表存储空间中的所有元素都向后移动了一个位置。
将要插入的元素值 x 赋值给顺序表存储空间中第一个位置，即 psl->array[0]。 将顺序表中实际存储的元素个数 psl->size加1，表示顺序表中又插入了一个元素。

// 顺序表头插
void SeqListPushFront(SeqList* psl, SLDataType x)
{
    
    
	assert(psl);
	CheckCapacity(psl);
	int end = psl->size - 1;
	while (end >= 0)
	{
    
    
		psl->array[end + 1] = psl->array[end];
		--end;
	}
	psl->array[0] = x;
	psl->size++;
}

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这段代码实现了顺序表头删操作。该函数接受一个指向顺序表结构体的指针 psl，并将顺序表中的第一个元素删除。

具体来说，该函数完成了以下操作：

使用 assert() 宏判断指针 psl 不为空，如果为空则程序会中止。
使用 assert() 宏判断顺序表中实际存储的元素个数 psl->size 是否大于0，如果不大于0则说明顺序表为空，无法进行删除操作。
从顺序表存储空间中第二个元素位置开始，向前逐个将每个元素向前移动一个位置，直到顺序表存储空间中的所有元素都向前移动了一个位置。
将顺序表中实际存储的元素个数 psl->size 减1，表示顺序表中又删除了一个元素。

// 顺序表头删
void SeqListPopFront(SeqList* psl)
{
    
    
	assert(psl);
	assert(psl->size > 0);
	int begin = 1;
	while (begin < psl->size)
	{
    
    
		psl->array[begin - 1] = psl->array[begin];
		++begin;
	}
	psl->size--;
}

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这段代码实现了顺序表的查找操作。该函数接受一个指向顺序表结构体的指针 psl 和要查找的元素值 x，并在顺序表中查找该元素。

具体来说，该函数完成了以下操作：

使用 assert() 宏判断指针 psl 不为空，如果为空则程序会中止。
在顺序表存储空间中逐个查找元素，如果找到了元素值等于 x的元素，则返回该元素在顺序表中的下标。
如果在顺序表中没有找到元素值等于 x 的元素，则返回-1，表示查找失败。

// 顺序表查找
int SeqListFind(SeqList* psl, SLDataType x)
{
    
    
	assert(psl);
	for (int i = 0; i < psl->size; i++)
	{
    
    
		if (psl->array[i] == x)
		{
    
    
			return i;
		}
	}
	return -1;
}

这段代码实现了顺序表在指定位置插入元素的操作。该函数接受一个指向顺序表结构体的指针 psl，要插入的位置 pos，以及要插入的元素值 x。

具体来说，该函数完成了以下操作：

使用 assert() 宏判断指针 psl 不为空，如果为空则程序会中止。
使用 assert() 宏判断要插入的位置 pos 是否合法，即在顺序表的范围内。
调用 CheckCapacity() 函数检查顺序表的存储空间是否已满，如果已满则进行动态增容操作。
从顺序表存储空间中最后一个元素位置开始，向后逐个将每个元素向后移动一个位置，直到顺序表存储空间中的要插入位置 pos 的元素位置。
将要插入的元素值 x 赋值给顺序表存储空间中要插入位置 pos 的元素位置，即 psl->array[pos]。
将顺序表中实际存储的元素个数 psl->size 加1，表示顺序表中又插入了一个元素。

// 顺序表在pos位置插入x
void SeqListInsert(SeqList* psl, size_t pos, SLDataType x)
{
    
    
	assert(psl);
	assert(pos >= 0 && pos <= psl->size);
	CheckCapacity(psl);
	int end = psl->size - 1;
	while (end >= pos)
	{
    
    
		psl->array[end + 1] = psl->array[end];
		--end;
	}
	psl->array[pos] = x;
	psl->size++;
}

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这段代码实现了顺序表删除指定位置的元素操作。该函数接受一个指向顺序表结构体的指针 psl 和要删除的位置 pos。

具体来说，该函数完成了以下操作：

使用 assert() 宏判断指针 psl 不为空，如果为空则程序会中止。
使用 assert() 宏判断要删除的位置 pos是否合法，即在顺序表的范围内。
从顺序表存储空间中要删除位置 pos的下一个元素位置开始，向前逐个将每个元素向前移动一个位置，直到顺序表存储空间中的所有元素都向前移动了一个位置。
将顺序表中实际存储的元素个数psl->size 减1，表示顺序表中又删除了一个元素。

// 顺序表删除pos位置的值
void SeqListErase(SeqList* psl, size_t pos)
{
    
    
assert(psl);
assert(pos >= 0 && pos <= psl->size);
int begin = pos + 1;
while (begin < psl->size)
{
    
    
psl->array[begin - 1] = psl->array[begin];
++begin;
}
psl->size--;
}

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这段代码实现了顺序表的销毁操作。该函数接受一个指向顺序表结构体的指针 psl，并释放掉顺序表所占用的内存空间。

具体来说，该函数完成了以下操作：

使用 assert() 宏判断指针 psl 不为空，如果为空则程序会中止。 调用 free() 函数释放顺序表存储空间所占用的内存空间。
将顺序表存储空间指针 psl->array 置为NULL，表示该存储空间已被释放。
将顺序表的容量 psl->capicity和实际存储的元素个数 psl->size 都置为0，表示顺序表已被销毁。
需要注意的是，在使用完顺序表后，需要及时调用该函数来释放顺序表所占用的内存空间，以避免内存泄漏。

// 顺序表销毁
void SeqListDestory(SeqList* psl)
{
    
    
	assert(psl);
	free(psl->array);
	psl->array == NULL;
	psl->capicity = 0;
	psl->size = 0;
}

这段代码实现了顺序表的打印操作。该函数接受一个指向顺序表结构体的指针 psl，并将顺序表中存储的所有元素打印输出。

具体来说，该函数完成了以下操作：

使用 assert() 宏判断指针 psl 不为空，如果为空则程序会中止。 使用 for循环逐个遍历顺序表中实际存储的元素，将每个元素打印输出。
在打印完所有元素后，使用 printf()函数输出一个换行符，以便于显示下一行输出。

// 顺序表打印
void SeqListPrint(SeqList* psl)
{
    
    
assert(psl);
for (int i = 0; i < psl->size; i++)
{
    
    
printf("%d ", psl->array[i]);
}
printf("\n");

}

完整程序

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
typedef int SLDataType;
//定义了一个顺序表的结构体
typedef struct SeqList
{
    
    
	SLDataType* array;//指向动态开辟的数组
	size_t size;	//有效数据个数
	size_t capicity;	//空间容量的大小
}SeqList;

//顺序表初始化
void SeqListInit(SeqList* psl);
// 检查空间，如果满了，进行增容
void CheckCapacity(SeqList* psl);
// 顺序表尾插
void SeqListPushBack(SeqList* psl, SLDataType x);
// 顺序表尾删
void SeqListPopBack(SeqList* psl);
// 顺序表头插
void SeqListPushFront(SeqList* psl, SLDataType x);
// 顺序表头删
void SeqListPopFront(SeqList* psl);
// 顺序表查找
int SeqListFind(SeqList* psl, SLDataType x);
// 顺序表在pos位置插入x
void SeqListInsert(SeqList* psl, size_t pos, SLDataType x);
// 顺序表删除pos位置的值
void SeqListErase(SeqList* psl, size_t pos);
// 顺序表销毁
void SeqListDestory(SeqList* psl);
// 顺序表打印
void SeqListPrint(SeqList* psl);

//顺序表初始化
void SeqListInit(SeqList* psl)
{
    
    
	assert(psl);
	psl->array= (SLDataType*)malloc(sizeof(SLDataType) * 4);
	if (psl->array == NULL)
	{
    
    
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	psl->size = 0;
	psl->capicity = 4;
}

// 检查空间，如果满了，进行增容
void CheckCapacity(SeqList* psl)
{
    
    
	assert(psl);
	if (psl->size == psl->capicity)
	{
    
    
		SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(psl->array, sizeof(SLDataType) * psl->capicity * 2);
		if (tmp == NULL)
		{
    
    
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		psl->array = tmp;
		psl->capicity *= 2;
	}
}

// 顺序表尾插
void SeqListPushBack(SeqList* psl, SLDataType x)
{
    
    
	assert(psl);
	CheckCapacity(psl);
	psl->array[psl->size] = x;
	psl->size++;
}

// 顺序表尾删
void SeqListPopBack(SeqList* psl)
{
    
    
	assert(psl);
	assert(psl->size > 0);
	psl->array[psl->size-1] = 0;
	psl->size--;
}

// 顺序表头插
void SeqListPushFront(SeqList* psl, SLDataType x)
{
    
    
	assert(psl);
	CheckCapacity(psl);
	int end = psl->size - 1;
	while (end >= 0)
	{
    
    
		psl->array[end + 1] = psl->array[end];
		--end;
	}
	psl->array[0] = x;
	psl->size++;
}

// 顺序表头删
void SeqListPopFront(SeqList* psl)
{
    
    
	assert(psl);
	assert(psl->size > 0);
	int begin = 1;
	while (begin < psl->size)
	{
    
    
		psl->array[begin - 1] = psl->array[begin];
		++begin;
	}
	psl->size--;
}

// 顺序表查找
int SeqListFind(SeqList* psl, SLDataType x)
{
    
    
	assert(psl);
	for (int i = 0; i < psl->size; i++)
	{
    
    
		if (psl->array[i] == x)
		{
    
    
			return i;
		}
	}
	return -1;
}

// 顺序表在pos位置插入x
void SeqListInsert(SeqList* psl, size_t pos, SLDataType x)
{
    
    
	assert(psl);
	assert(pos >= 0 && pos <= psl->size);
	CheckCapacity(psl);
	int end = psl->size - 1;
	while (end >= pos)
	{
    
    
		psl->array[end + 1] = psl->array[end];
		--end;
	}
	psl->array[pos] = x;
	psl->size++;
}

// 顺序表删除pos位置的值
void SeqListErase(SeqList* psl, size_t pos)
{
    
    
	assert(psl);
	assert(pos >= 0 && pos <= psl->size);
	int begin = pos + 1;
	while (begin < psl->size)
	{
    
    
		psl->array[begin - 1] = psl->array[begin];
		++begin;
	}
	psl->size--;
}
// 顺序表销毁
void SeqListDestory(SeqList* psl)
{
    
    
	assert(psl);
	free(psl->array);
	psl->array == NULL;
	psl->capicity = 0;
	psl->size = 0;
}

// 顺序表打印
void SeqListPrint(SeqList* psl)
{
    
    
	assert(psl);
	for (int i = 0; i < psl->size; i++)
	{
    
    
		printf("%d ", psl->array[i]);
	}
	printf("\n");

}

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