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数据结构入门 — 顺序表详解
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文章目录
一、顺序表
1. 顺序表是什么
顺序表是连续存储的
顺序表是一种线性表的数据结构，它的数据元素按照一定次序依次存储在计算机存储器中，使用连续的存储空间来存储。顺序表中每个数据元素的位置都有一个序号，这个序号也称为元素在顺序表中的下标。顺序表的特点是：元素的逻辑顺序与物理顺序相同，支持随机访问，插入和删除元素的时间复杂度为O(n)，查找元素的时间复杂度为O(1)。
2. 优缺点
优点
优点是访问速度快，因为它的元素在内存中是连续存储的，可以直接通过下标访问，而且不需要额外的空间来存储指向下一个节点的指针。
缺点
缺点是插入和删除元素的时间复杂度为O(n)，因为需要移动其他元素的位置，而且不利于动态扩展容量。
二、概念及结构
元素的类型、元素的个数、数组的大小和数组的指针
顺序表的实现需要预留一段连续的存储空间来存储所有的元素，目前常见的实现方式是使用数组来实现顺序表。数组的地址是连续的，因此可以通过数组下标进行快速访问元素。为了实现顺序表，需要定义一个数据结构，包含元素的类型、元素的个数、数组的大小和数组的指针等信息。
1. 静态顺序表
静态顺序表是一种使用连续存储空间实现的线性表结构，其特点是在创建表时就需要预先分配好固定长度的存储空间，表长也就固定了下来，不能动态扩展或缩小。
在静态顺序表中，数据元素按照顺序依次存放，每个元素都占用相同的存储空间，而且元素在内存中的地址也是连续的。
2. 动态顺序表
动态顺序表是一种线性表的实现方式，它在静态顺序表的基础上，将存储空间由固定长度改为动态分配。
当动态顺序表中存放的元素个数达到当前存储空间的上限时，可以重新申请更大的空间来存放更多的元素，因此动态顺序表的长度是可变的。动态顺序表的实现通常采用数组形式，通过realloc函数来动态分配空间。
三、顺序表接口实现（代码演示）
1. 动态存储结构
即定义顺序表的结构。由动态开辟的数组、有效数据个数和容量空间的大小组成
typedef int SLDataType;
typedef struct SeqList
{
SLDataType* a; // 指向动态开辟的数组
int size; // 有效数据个数
int capacity; // 容量空间的大小
}SL;
2. 顺序表打印
使用循环，将顺序表遍历一遍，进行打印
//打印顺序表
void SLPrint(SL* pc)
{
assert(pc);
int i = 0;
for (i = 0; i < pc->size; i++)
{
printf("%d ", pc->a[i]);
}
printf("\n");
}
3. 顺序表初始化
在顺便表初始化时，先用malloc开辟4个空间，如果开启失败报错并返回
//初始化顺序表
void SLInit(SL *pc)
{
assert(pc);
//开启内存
pc->a=(SLDataType*)malloc(sizeof(SLDataType) * 4);
//检查是否开辟成功
if (pc->a==NULL)
{
perror("SLInit");
//return;
exit(-1);
}
pc->capacity = 4;
pc->size = 0;
}
4. 检查空间大小
检查空间，当顺序表内的数据等于初始化开辟的空间时，再开辟4个空间（用realloc开辟乘2的空间）
//检查内存容量
void SLCheckCapacity(SL* pc)
{
assert(pc);
if (pc->size == pc->capacity)
{
SLDataType*tem = (SLDataType*)realloc(pc->a, sizeof(SLDataType)*2*pc->capacity); //要乘以2
if (tem == NULL)
{
perror("SLCheckCapacity");
exit(-1);
}
pc->a = tem;
pc->capacity *= 2;
}
}
5. 增删查改接口
以增删查改顺序依次编排
头插：
头插，即在顺序表头部进行插入数值，在SLCheckCapacity检查空间是否充足后，进行插入数值
//头插
void SLPushFront(SL* pc,SLDataType x)
{
assert(pc);
SLCheckCapacity(pc);
int end = pc->size - 1;
while (end >=0)
{
pc->a[end + 1] = pc->a[end];
--end;
}
pc->a[0] = x;
pc->size++;
}
尾插：
尾插，即找到顺序表的尾，下标为pc->size的位置插入数值
//尾插
void SLPushBack(SL* pc, SLDataType x)
{
assert(pc);
SLCheckCapacity(pc);
pc->a[pc->size] = x;
pc->size++;
}
头删：
头删，将后面的数值依次向前覆盖。覆盖时要注意顺序，将在前的先覆盖，防止数组丢失，然后将顺序表的size(数据个数减一）
//头删
void SLPopFront(SL* pc)
{
assert(pc);
int start = 1;
while (start < pc->size)
{
pc->a[start] = pc->a[start + 1];
++start;
}
pc->size--;
}
尾删：
尾删，即将有效数据减一，直接将pc所指向的size减一
//尾删
void SLPopBack(SL* pc)
{
assert(pc->size > 0);
pc->size--;
}
查找：
查找方法有很多种，这里使用暴力查找，将顺序表遍历一遍，找到要找的元素并返回下标
//查找数字位置
int SLFind(SL* pc, SLDataType x)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < pc->size; i++)
{
if (pc->a[i] == x)
{
return i;
}
}
return -1;
}
指定位置插入
这里配合查找函数使用，找到要找的数值的下标，进入下列函数，将pos之后的值依次下向后移动，在pos位置插入数值
// 在pos位置插入x
void SLInsert(SL* pc, int pos, SLDataType x)
{
assert(pc);
assert(pos >= 0 && pos <= pc->size);
SLCheckCapacity(pc);
int end = pc->size - 1;
while (end >= pos)
{
pc->a[end + 1] = pc->a[end];
--end;
}
pc->a[pos] = x;
pc->size++;
}
指定位置删除
这里配合查找函数使用，找到要找的数值的下标，进入下列函数，将pos位置后的数值依次向前覆盖
// 删除pos位置的值
void SLErase(SL* pc, int pos)
{
assert(pc);
assert(pos >= 0 && pos < pc->size);
int start = pos+ 1;
while (start < pc->size)
{
pc->a[start - 1] = pc->a[start];
++start;
}
pc->size--;
}
更改指定位置
这里配合查找函数使用，找到要找的数值的下标，进入下列函数，将pos位置的值进行修改
//更改制定位置的数字
void SLModify(SL* pc, int pos, SLDataType x)
{
assert(pc);
assert(pos >= 0 && pos < pc->size);
pc->a[pos] = x;
}
6. 顺序表销毁
顺序表进行销毁，将开辟的数值空间进行释放，并置为空（NULL）将空间和数据个数置为0 ，这样顺序表就销毁完成
//销毁释放内存
void SLDestroy(SL* pc)
{
assert(pc);
free(pc->a);
pc->a=NULL;
pc->capacity = 0;
pc->size=0;
}
四、所有文件代码
1. Gitee链接
***查看所有代码***
点击右边蓝色文字 DuckBro Gitee 代码仓库
总结
顺序表是一种线性表，它的重点是：
-
物理结构：顺序表的数据元素在内存中是连续存放的，即使用一段连续的存储空间来存储线性表的元素。
-
逻辑结构：顺序表是一种线性表，它的元素在逻辑上是依次排列的。
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数据操作：顺序表支持基本的数据操作，包括插入、删除、查找等操作。其中，插入和删除操作需要移动大量元素，时间复杂度较高，而查找操作可以通过使用二分查找等算法来提高效率。
-
容量管理：顺序表的容量是由数组的长度来决定的。如果数组长度不够，顺序表需要进行扩容操作，如果数组长度过长，会浪费内存空间。
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性能特点：由于顺序表的数据元素在内存中是连续存放的，所以顺序表具有快速的随机访问能力，但插入、删除操作较为耗时。因此，适合于需要随机访问元素，但不频繁进行插入、删除操作的场景。顺序表
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