数据结构——顺序表
文章目录
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- 0. 前言
- 1. 顺序表的概念及定义
- 2. 接口的声明
- 3. 接口的实现
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- 3.1 为何使用断言？
- 3.2 初始化与销毁
- 3.3 尾插与尾删
- 3.4 头插与头删
- 3.5 指定位置插入与删除
- 3.6 查找元素
- 4. 接口测试
0. 前言
- 线性表是一种最常用且最简单的一种数据结构。简单来说线性表是n个具有相同特性的数据元素的有序序列，即存在唯一的开始元素和一个终止元素，除开始元素和终止元素外，每个元素都有一个前驱元素和一个后继元素。
- 线性表是一种在实际中广发使用的数据结构，常见的线性表有：顺序表、链表、栈、队列、字符串…
- 线性表是在逻辑上是线性结构，但在物理结构上不一定连续，线性表在物理上存储时，通常以数组和链式结构的形式进行存储。
本篇文章则讲解的是顺序表。
1. 顺序表的概念及定义
顺序表指的是用一组地址连续的存储单元依次存储元素的线性结构，一般情况采用数组存储。
数组存储的是类型相同的元素，那顺序表，则完全符合要求。所以我们的顺序采用数组来进行存储。
顺序表可分为两种：
- 静态顺序表：使用定长数组存储元素。
- 动态顺序表：使用开辟动态的数组存储。
那么用哪种更好一点呢？如果用静态顺序表存储，假设指定数组的长度为1000，那么如果想要存放2000个数据，则无法存放；那假设指定长度为2000，那确实可以存放2000个数据，但是，如果我们只存储100个数据呢？这是不是就造成了空间的浪费。这使得我们十分难受，开多了资源浪费，开少了不够用。动态顺序表则可以很好的解决这个问题，可以按需申请。本篇主要讲解的动态顺序表的实现。
2. 接口的声明
#include这个顺序表不是结构体，而是结构体里面的a，指向了顺序表向内存申请的空间，size表示当前顺序表里面已经存放了多少个数据，capacity表示当前顺序表的总容量。
3. 接口的实现
3.1 为何使用断言？
这里如果传空指针，程序会继续执行，那么最后会挂掉。然而我们不知道程序是在哪出错，还得一步一步调试找出问题。使用断言则会直接报错，并告诉我们错误所出现的位置。
使用断言的好处：
帮助程序员发现并修复程序中的错误，提高代码质量和可读性，同时也可以帮助程序员更好地设计程序，提高程序的正确性和可靠性。
3.2 初始化与销毁
//初始化
void SLInit(SL* s)
{
aassert(s);
s->a = (SLDateType*)malloc(sizeof(SLDateType) * INIT_CAPACITY);
if (s->a == NULL)
{
perror("malloc fail");
return;
}
s->size = 0;
s->capacity = INIT_CAPACITY;
}
//销毁顺序表
void SLDestroy(SL* s)
{
assert(s);
free(s->a);
s->a = NULL;
s->capacity = 0;
s->size = 0;
}
3.3 尾插与尾删
//容量检查
void SLCheackCapacity(SL* ps)
{
assert(ps);
if (ps->size == ps->capacity)
{
//扩容
//用临时变量接收，防止扩容失败，导致之前的数据丢失
SLDateType* tmp = (SLDateType*)realloc(ps->a, sizeof(SLDateType) * 2 * ps->capacity);
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail");
return;
}
ps->a = tmp;
ps->capacity *= 2;
}
}
//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDateType x)
{
assert(ps);
//检查容量
SLCheackCapacity(ps);
ps->a[ps->size] = x;
ps->size++;
}
//尾删
void SLPopBack(SL* ps)
{
assert(ps->size);
ps->size--;
}
小贴士：
1.因为是动态顺序表，所以每次添加数据的时候需要确实容量是否够用。
2.在进行尾删的时候，如果顺序表里面，没有内容，则不必进行删除，所以需要断言判断，顺序表里面是否还有数据。
3.4 头插与头删
//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDateType x)
{
assert(ps);
SLCheackCapacity(ps);
int end = ps->size - 1;
while (end >= 0)
{
//将顺序表元素往后偏移
ps->a[end + 1] = ps->a[end];
end--;
}
//直接覆盖
ps->a[0] = x;
ps->size++;
}
//头删
void SLPopFront(SL* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->size > 0);
int start = 0;
while (start < ps->size-1)
{
ps->a[start] = ps->a[start+1];
start++;
}
ps->size--;
}
头插和头删，每次都需要挪动数据，效率比较低，由此看来，顺序表并不是很适合头插与头删。
头插/头删时间复杂度：O(n2)
尾插/尾删时间复杂度：O(n)
3.5 指定位置插入与删除
//指定位置插入
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDateType x)
{
assert(ps);
assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);
SLCheackCapacity(ps);
int end = ps->size - 1;
while (end >= pos)
{
//从后往前挪动
ps->a[end+1] = ps->a[end];
end--;
}
ps->a[pos] = x;
ps->size++;
}
//指定位置删除
void SLErase(SL* ps, int pos)
{
assert(ps);
assert(pos >= 0 && pos < ps->size);
int start = pos;
while (start < ps->size - 1)
{
ps->a[start] = ps->a[start + 1];
start++;
}
ps->size--;
}
其实当我们实现指定位置插入删除之后，那么就可以取代我们前面写的头插（删）、尾插（删）。
//尾插
SLInsert(ps, ps->size, x);
//尾删
SLErase(ps, ps->size - 1);
//头插
SLInsert(ps, 0, x);
//头删
SLInsert(ps, 0, x);
3.6 查找元素
//查找元素
int SLFind(SL* ps, SLDateType x)
{
assert(ps);
for (int i = 0; i < ps->size; i++)
{
if (ps->a[i] == x)
{
return i;
}
}
return -1;
}
4. 接口测试
我们在实现各个接口功能的时候，如果一次性写完，这很难以保证不出bug，所以我们可以编写边测试，以便于我们更清楚的知道程序每个功能是否完善。
#include"SeqList.h"
void TestSeqList1()
{
SL s;
//初始化测试
SLInit(&s);
//尾插测试
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
SLPushBack(&s, i);
}
SLPrint(&s);
//尾删测试
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
SLPopBack(&s);
}
SLPrint(&s);
//头插测试
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
SLPushFront(&s, i);
}
SLPrint(&s);
//头删测试
/*for (int i = 0; i < 10; i++)
{
SLPopFront(&s);
SLPrint(&s);
}*/
//指定插入测试
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
SLInsert(&s, i+1, i);
}
SLPrint(&s);
//指定删除测试
SLErase(&s, 2);
SLPrint(&s);
SLErase(&s, 3);
SLPrint(&s);
//查找元素测试
printf("%d\n", SLFind(&s, 5));
}
int main()
{
TestSeqList1();
return 0;
}