数据结构-顺序表专题

大家好！这里是摆子，今天给大家带来的是C语言数据结构开端-顺序表专题，主要介绍了数据结构和动态顺序表的实现，快来看看吧！记得一键三连哦！

1.数据结构的概念

1.1什么是数据结构？

数据结构是计算机存储、组织数据的⽅式。

分开看，由“数据”和“结构”两词组合而成。例如农户养羊🐑，每一只羊都是一个数据，但是面临庞大的羊群，想要找到草原上名叫“咩咩”的⽺很难，但是从⽺圈⾥找到1号⽺就很简单，⽺圈这样的结构有效将⽺群组织起来。
数据结构反映数据的内部构成，即数据由那部分构成，以什么⽅式构成，以及数据元素之间呈现的结构。

总结：
1）能够存储数据（如顺序表、链表等结构）
2）存储的数据能够⽅便查找

1.2为什么需要数据结构？

正如上文所说，若没有妥善的管理方式，要想在草原上找到一只叫“麦麦”的羊很难。
同理，程序中如果不对数据进⾏管理，可能会导致数据丢失、操作数据困难、野指针等情况。通过数据结构，能够有效将数据组织和管理在⼀起。按照我们的⽅式任意对数据进⾏增删改查等操作。

也许你们已经想到了，数组就是最基础的数据结构。

1.3有了数组，为什么还要学习其他的数据结构？

假设数据量⾮常庞⼤，频繁的获取数组有效数据个数会影响程序执⾏效率。
结论：最基础的数据结构能够提供的操作已经不能完全满⾜复杂算法实现。

做个类比：普通餐馆和米其林。都有一个炒土豆丝，普通餐馆起的菜名叫“炒土豆丝”，而米其林起的名字叫“豪华金丝”。他们所用的原料有区别么？显然没有，区别是米其林会通过精美的摆盘，让菜变得看起来更加高档。
数组就是普通餐馆，其他更复杂的数据结构就是米其林，后者提供了更多更复杂的操作，来让管理变得方便，解决复杂算法。

2.顺序表的概念和结构

2.1线性表的概念

线性表指的是具有相同特性的数据结构的集合。

线性表是⼀种在实际中⼴泛使⽤的数据结构，常⻅的线性表：顺序表、链表、栈、队列、字符串… 例如：球类分为足球，篮球，排球等。

2.2两者关联

线性表指的是具有相同特性的数据结构的集合。
1.物理结构：不一定连续
2.逻辑结构：连续

顺序表是线性表的一种。
1.物理结构：连续
2.逻辑结构：连续

3.顺序表的分类

顺序表的底层结构是数组，对数组的封装，实现了常⽤的增删改查等接⼝。

顺序表分为：静态顺序表和动态顺序表。

3.1静态顺序表

概念：使用定长数组存储元素。
定义：

//静态顺序表的定义
struct SeqList
{
int arr[N];//定长数组
int size;//有效数据个数
};

3.2动态顺序表

概念：按需申请空间。
定义：

typedef int SLDataType;
//动态顺序表
typedef struct SeqList
{
SLDataType* arr;
int size;//有效数据个数
int capacity;//空间大小
}SL;

3.3哪个更好呢？

静态顺序表：数组大小给小了，空间不够用；数组大小给大了，空间浪费；
动态顺序表：按需申请空间，不浪费，够用。
因此，动态顺序表更好啦！

4.动态顺序表的实现

4.1定义顺序表结构

4.2初始化/销毁

注意：初始化时，函数传参要传地址

销毁：

注意：释放空间后，还要置为空！

4.3尾插

尾插是封装的第一个功能，其中也有很多坑，将这个掌握好了，后边写剩下的功能就如履平地了。一起来看看如何实现 尾插 吧！

代码解释：
1.断言检查 ：

2.空间检查与扩容：

3.所得知识

4.代码优化
通过将扩容逻辑封装到 SLCheckCapacity 函数中，SLPushBack 函数的逻辑更加清晰，且 SLCheckCapacity 可以在其他地方复用。

void SLCheckCapacity(SL*ps)
{//插入数据之前先判断空间够不够if (ps->size == ps->capacity){//申请空间//malloc calloc realloc  增容realloc ,增容通常是成倍数的增加，一般2，3倍//三目表达式 真or假 真：默认给4  假：2倍扩容int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDataType));//要申请多大的空间if (tmp == NULL){perror("realloc fail!");exit(1);}//空间申请成功 ps->arr = tmp;ps->capacity = newCapacity;}
}

5.测试功能
养成好习惯，每写好一个功能就立马测试一下，不要堆积测试，最后一堆报错，岂不是炸了吗。

发现当插入空的时候，报错。反推完善代码，插入之前应该检查确保传入的指针ps不为NULL。即1.断言检查。

4.3头插

扩容逻辑已封装为void SLCheckCapacity(SL*ps)函数，插入数据前，直接套用即可

插入数据前，判断是否为NULL;
插入数据后，记得ps->size++

//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{assert(ps);SLCheckCapacity(ps);//整体数组后移一位for (int i = ps->size; i>0; i--){ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];//arr[1]=arr[0] }ps->arr[0] = x;  //插ps->size++;
}

4.4尾删/头删

//尾删
void SLPopBack(SL* ps)
{assert(ps);assert(ps->size);--ps->size;
}

//头删
void SLPopFront(SL* ps)
{assert(ps);assert(ps->size);//数据整体前移一位for (int i = 0; i<ps->size-1; i++){ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];//ps->arr[size-2]=ps->arr[size-1]}ps->size--;
}

4.5完整代码

SeqList.h

#pragma once
//定义顺序表结构#define N 100
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>//动态申请内存的头文件
#include<assert.h>
静态顺序表
//struct SeqList
//{
//	int arr[N];//定长数组
//	int size;//有效数据个数
//};typedef int SLDataType;
//动态顺序表
typedef struct SeqList
{SLDataType* arr;int size;//有效数据个数 int capacity;//空间大小
}SL;//2.//typedef struct SeqList SL;//1.//顺序表初始化
void SLInit(SL *ps);
//顺序表销毁
void SLDestroy(SL*ps);
void SLPrint(SL s);
//头部插⼊删除 / 尾部插⼊删除
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x);
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);void SLPopBack(SL* ps);
void SLPopFront(SL* ps);//指定位置之前插⼊/删除数据
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x);
void SLErase(SL* ps, int pos);
int SLFind(SL* ps, SLDataType x);

SeqList.c

#include "SeqList.h"
//顺序表初始化
void SLInit(SL *ps)
{ps->arr = NULL;  ps->size = ps->capacity= 0;
}//顺序表的销毁
void SLDestroy(SL* ps)
{if (ps->arr) {free(ps->arr);}ps->arr = NULL;ps->size = ps->capacity = 0;
}void SLCheckCapacity(SL*ps)
{//插入数据之前先判断空间够不够if (ps->size == ps->capacity){//申请空间//malloc calloc realloc  增容realloc ,增容通常是成倍数的增加，一般2，3倍//三目表达式 真or假 真：默认给4  假：2倍扩容int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDataType));//要申请多大的空间if (tmp == NULL){perror("realloc fail!");exit(1);}//空间申请成功 ps->arr = tmp;ps->capacity = newCapacity;}
}//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{assert(ps);//等价于assert(ps!=NULL)//ps->arr[ps->size] = x;//++ps->size;//插入数据之前先判断空间够不够if (ps->size == ps->capacity){//申请空间//malloc calloc realloc  动态增容realloc ,增容通常是成倍数的增加，一般2，3倍//三目表达式 真or假 真：默认给4  假：2倍扩容  realloc:申请失败返回nullint newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;//ps->arr = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity  * sizeof(SLDataType));//要申请多大的空间SLDataType * tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDataType));//要申请多大的空间if (tmp == NULL){perror("realloc fail!");exit(1);}//空间申请成功 ps->arr = tmp;ps->capacity = newCapacity;}ps->arr[ps->size++] = x;}//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{assert(ps);SLCheckCapacity(ps);//整体数组后移一位for (int i = ps->size; i>0; i--){ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];//arr[1]=arr[0] }ps->arr[0] = x;  //插ps->size++;
}//打印
void SLPrint(SL s)
{for (int i = 0; i < s.size; i++){printf("%d ", s.arr[i]);}printf("\n");
}//尾删
void SLPopBack(SL* ps)
{assert(ps);assert(ps->size);--ps->size;}
//头删
void SLPopFront(SL* ps)
{assert(ps);assert(ps->size);//数据整体前移一位for (int i = 0; i<ps->size-1; i++){ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];//ps->arr[size-2]=ps->arr[size-1]}ps->size--;
}

test.c

#include"SeqList.h"void SLTest01()
{SL s1;SLInit(&s1);//传地址 //增删差改操作	//测试尾插SLPushBack(&s1,1);SLPushBack(&s1, 2);SLPushBack(&s1, 3);SLPushBack(&s1, 4);//SLPushBack(NULL, 5);//assert(ps)SLPrint(s1);SLPushFront(&s1, 5);SLPushFront(&s1, 6);//测试头删SLPopFront(&s1);SLPrint(s1);SLPopFront(&s1); SLPrint(s1);SLDestroy(&s1);
}int main()
{SLTest01(); return 0;
}