一、适用顺序表的例子
例1:输入100个整数,按非降序排序并输出;
例2:输入100个字符,按非降序排序并输出;
例3:输入100个字符串,按非降序排序并输出;
例4:编写一个通信录程序,能够存储联系人的姓名、手机号、备注信息,要按照姓名的拼音非降序排序
例5:2020年全国参加高考人数1071万,河南就有115.8万人,占了全国考生的十分之一。共有132957人分数超过一本线,比例大约为11.48%。在对115.8万人的成绩统计一分一段表时,需要按照成绩排序。
分析以上例子,排序后,各个数据元素就是一个前后关系或者说大小关系,
第一个元素没有前驱;除第一个元素外,其他每一个元素有且仅有一个直接前驱。
最后一个元素没有后继;除最后一个元素外,其他每一个元素有且仅有一个直接后继。
这些数据可以存储在顺序表中处理。
二、顺序表三要素
顺序表要占用内存中连续的空间,因此其三要素为:
1、连续空间的首地址elem;
2、连续空间的大小listsize;
3、已经存储的元素的个数length。
而且,一定要注意,length恰巧跟最后一个元素的下一个位置的下标相同,
因此常常用[0,length-1]表示表中元素的下标范围。
为了让顺序表具有泛化能力,即能处理多种数据类型,用模板类最好不过了。
template<typename T>class vec
{
T *elem;//连续空间的首地址
int listsize;//连续空间的大小
int length;//实际元素的个数
public:
//下面放置成员函数,表示对顺序表的操作
}
让顺序表三要素作为模板类的成员变量,用成员函数作为顺序表的基本操作。
三、顺序表的基本操作
1、初始化操作
初始化就是对顺序表的三要素赋初值。
void init()
{//对线性表三要素进行初始化
elem=new T[1];//初始时,占用一个空间,这个可以自己设置,一般是2的n次方
listsize=1;
length=0;
}
2、构造函数
类通常会有构造函数,和类同名,在用类定义对象时,构造函数会自动执行,
因此,通常让构造函数调用初始化操作函数。
vec()
{//构造函数
init();
}
3、在顺序表尾部插入数据x
在插入数据之前,要判断顺序表空间是否已满,如果已满,需要向操作系统申请更大的空间
顺序表的动态扩展空间就体现在这个地方
当然这个动态调整是由代码控制的
如果空间未满,那么length位置就是插入位置
void push_back(T x)
{//在顺序表尾部插入数据
if(length==listsize)
{//空间不足
enlarge();
}
elem[length]=x;
length++;
}
4、动态扩展空间
原理:
(1)、新申请一块更大的空间newbase;
(2)、把老空间elem中数据拷贝到newbase空间
(3)、释放到elem空间
(4)、让elem指向新空间
(5)、更改listsize为新的大小
int enlarge()
{//当L的空间不足时,本函数功能:将L的空间翻倍
//如果成功返回1,失败返回0
T *newbase=new T[listsize*2];//开辟新空间
if(0==newbase)
return 0;
for(int i=0;i<length;i++)//把老空间已有数据拷贝到新空间
newbase[i]=elem[i];
delete []elem;//释放掉老空间,还给操作系统
elem=newbase;//elem指向新空间首地址
listsize=listsize*2;//空间大小翻倍
return 1;
}
5、在下标为i的位置插入数据
(1)i的范围必须是[0,length],其他值不合法;
(2)插入数据前判断空间是否已满
(3)[i,length-1]数据后移一位
(4)把数据插入到i下标处,表长增一
int insert(int i,T x)
{//在顺序表的第i个位置插入元素x
//如果成功,返回1,否则返回0
if(i<0||i>length) return 0;
if(length==listsize)
{//如果空间已满,申请更大空间
int flag=enlarge();
if(flag==0)return 0;
}
int j;
for(j=length-1;j>=i;j--)//第i到length-1个数据后移一位
elem[j+1]=elem[j];
elem[i]=x;//插入数据
length++;//表长增一
return 1;
}
6、删除下标i处的数据
(1)i的范围必须是[0,length-1],其他不合法;
(2)[i+1,length-1]数据逐个前移一位
(3)表长减一
int erase(int i)
{//删除下标为 i 的数据
if(i<0 || i>=length)//如果删除位置不合法
return -1;
else
{
for(int j=i+1;j<=length-1;j++)
elem[j-1]=elem[j];//元素前移 一位
length--;
return 1;
}
}
四、用模板类表示的顺序表的完整代码(可运行)
#include<iostream>
using namespace std;
//模板类,T是泛化类型
template<typename T>class vec
{
T *elem;//连续空间的首地址
int listsize;//连续空间的大小
int length;//实际元素的个数
public:
vec()
{//构造函数
init();
}
void init()
{//对线性表三要素进行初始化
elem=new T[1];//初始时,占用一个空间,这个可以自己设置,一般是2的n次方
listsize=1;
length=0;
}
int enlarge()
{//当L的空间不足时,本函数功能:将L的空间翻倍
//如果成功返回1,失败返回0
T *newbase=new T[listsize*2];//开辟新空间
if(0==newbase)
return 0;
for(int i=0;i<length;i++)//把老空间已有数据拷贝到新空间
newbase[i]=elem[i];
delete []elem;//释放掉老空间,还给操作系统
elem=newbase;//elem指向新空间首地址
listsize=listsize*2;//空间大小翻倍
return 1;
}
void push_back(T x)
{//在顺序表尾部插入数据
if(length==listsize)
{//空间不足
enlarge();
}
elem[length]=x;
length++;
}
int insert(int i,T x)
{//在顺序表的第i个位置插入元素x
//如果成功,返回1,否则返回0
if(i<0||i>length) return 0;
if(length==listsize)
{//如果空间已满,申请更大空间
int flag=enlarge();
if(flag==0)return 0;
}
int j;
for(j=length-1;j>=i;j--)//第i到length-1个数据后移一位
elem[j+1]=elem[j];
elem[i]=x;//插入数据
length++;//表长增一
return 1;
}
int erase(int i)
{//删除下标为 i 的数据
if(i<0 || i>=length)//如果删除位置不合法
return -1;
else
{
for(int j=i+1;j<=length-1;j++)
elem[j-1]=elem[j];//元素前移 一位
length--;
return 1;
}
}
int find(T e)
{//在顺序表中查找元素e是否存在,
//如果存在返回对应的下标
//否则返回-1
for(int i=0;i<=length-1;i++)
{
if(elem[i]==e)
return i;
}
return -1;
}
void print()
{
int i;
for(i=0;i<length;i++)
{
cout<<elem[i]<<" ";
}
cout<<"\n";
}
~vec()
{
delete []elem;
}
};
int main()
{
vec<int> v;
//v.init();
v.push_back(1);v.push_back(2);
v.push_back(4);v.push_back(5);
v.print();
v.insert(2,3);
v.print();
v.erase(4);
v.print();
cout<<v.find(3)<<endl;
//同理可以改变顺序表存储数据的类型,进行测试
vec<char> v2;
v2.push_back('a');v2.push_back('c');
v2.push_back('e');v2.push_back('g');
v2.print();
v2.insert(2,'d');
v2.print();
v2.erase(4);
v2.print();
return 0;
}
运行结果:
五、分析
顺序表的优缺点:
1、按照下标随机存取数据,方便,效率高;
2、能够动态扩展空间,空间效率高;
3、在顺序表尾部插入数据,不需要移动其他元素,效率高;
4、在顺序表头部及其他位置插入数据,需要移动数据,效率最低
因此,看待一个事物,要采用二分法或者说矛盾分析法,不能只看到好处,还要看到坏处,做好最坏打算。