【数据结构】---顺序表的实现

最近学校开始学习数据结构了，没事就手搓一个顺序表。

🌈线性表

线性表是n个具有相同特性的数据元素的有限序列，是一种实际中广泛使用的数据结构，常见的线性表有顺序表、链表、栈、队列、字符串。
线性表在逻辑上是线性结构，即连续的一条直线，但在物理上不一定连续，线性表在物理上存储时，通常以数组和链式结构的形式存储。

1.1啥是顺序表？

顺序表是在计算机内存中以数组的形式保存的线性表，线性表的顺序存储是指用一组地址连续的存储单元依次存储线性表中的各个元素、使得线性表中在逻辑结构上相邻的数据元素存储在相邻的物理存储单元中，即通过数据元素物理存储的相邻关系来反映数据元素之间逻辑上的相邻关系，采用顺序存储结构的线性表通常称为顺序表。顺序表是将表中的结点依次存放在计算机内存中一组地址连续的存储单元中。

1.2顺序表和数组的区别

两者的区别主要有：
1.顺序表可以实现动态增长，而普通数组的长度是固定的
2顺序表要求插入的数据在内存中是连续的，普通数组的数据存放可以不连续。

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🌈顺序表功能实现：

2.1初始化顺序表SLInit（）

在实现初始化之前，我们先来创建一个顺序表类型，其中包括顺序表起始位置的指针，容量，数据个数。

静态顺序表类型：

#define N 100
typedef int SLDateType;
//类型命名//静态顺序表--N太小可能不够用
struct Seqlist
{//int a[N];//以后我不想用int类型的a[]SLDateType  a[N];int sz;
};

这个的致命缺点就是如果说存储的数据多，而N小的话就不行了，一般写线性表都是用动态版的。

动态顺序表类型：

#define N 100
typedef int SLDateType;typedef struct SeqList
{SLDateType* a;   //记录顺序表的起始位置int capacity;   //顺序表的容量int size;       //记录顺序表中的数据个数
}SL;

typedef为C语言的关键字，作用是为一种数据类型定义一个新名字

初始化函数SLInit()：

void SLInit(SL* ps)
{assert(ps);    //判断是否为空，如果是空就不再进行了ps->a = NULL;   //指针赋值为空ps->capacity = ps->size = 0;  //整形赋值为0
}

上面的SL* ps之所以用到指针，就是因为在进行初始化的时候需要将模板也一并改掉。所以用指针找到原来的地址来改变模板。

2.2销毁顺序表SLDestory()

因为顺序表所用的内存空间是动态开辟在堆区的，所以我们在使用完后需要及时对其进行释放，避免造成内存泄漏。

void SLDestory(SL* ps)
{assert(ps);   //断言，如果顺序表是空，就不在销毁了free(ps->a);      //这一步最为关键 ,把指针释放掉ps->a = NULL;   //指针赋值为空ps->capacity = ps->size = 0;  //整形赋值为0
}

其实销毁和初始化基本大差不差，最关键的一点就是销毁时有一个free来释放指针。

assert的好处

我们在其中运用到了assert函数，它包含在assert.h头文件中。
assert的好处就是判空，如果一个顺序表是空的，那就不需要进行初始化，和销毁，如果调用这两个函数就直接报错。可以让我们更快的找到漏洞。

2.3打印顺序表SLPrint()

需要打印的个数就是size的大小，然后一个for循环就可以了。

void SLPrint(SL* ps)
{assert(ps != NULL);for (int i = 0; i < ps->size; i++){printf("%d-", ps->a[i]);}printf("\n");
}

2.4顺序表的容量检查SLCheckCapacity（）

检查顺序表的容量是否够用是顺序表的一个很关键的问题。其实检查容量的大小很好检查的，只要判断size和capacity的大小就可以了。

• 如果capacity>size,就说明顺序表还没有存满。

• 如果capacity=size,就说明需要扩容了。

void SLCheckCapacity(SL* ps)
{if (ps->capacity == ps->size)  //需要扩容了{    //先扩容int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 *ps->capacity;    //1//再让指针指向这块空间SLDateType* tmp = (SLDateType*)realloc(ps->a, newCapacity * sizeof(SLDateType));if (tmp == NULL)   {//如果扩容后的容量还是空，直接报错printf("realloc fail\n");exit(-1);} ps->a = tmp;     //3ps->capacity = newCapacity;}
}

这里面1中的代码可能有些不好理解，它的意思是如果说capacity是0的话，就给他4个空间，如果不是0，就把它的空间扩大2倍，然后复制给newCapacity。

2中的代码是新建一个指针，这个指针的目的是让原来的指针指向新开辟的空间。

接下来就该实现重点功能了。

🌈顺序表的增删实现

3.尾插功能SLPushBack()

尾插就是在顺序表的表尾插入数据，所以第一步是先判断顺序表的容量大小。容量不够就扩容。

//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDateType x)
{//检查容量空间SLCheckCapacity(ps);ps->a[ps->size] = x;ps->size++;
}

之所以有两个参数，这两个参数中，参数1代表的是顺序表，参数2代表的是要插入的数。

4.头插功能SLPushFront()

要想在顺序表的表头插入数据，那么就需要先将顺序表原有的数据从后往前依次向后挪动一位，最后再将数据插入表头。

头插成功的前提是顺序表还有空间可供插入。所以第一步就是检查容量。容量够就进行插入操作。

//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDateType x)
{//检查容量SLCheckCapacity(ps);int end = ps->size - 1;  //size-1代表的就是顺序表存储的最后一个数while (end >= 0){ps->a[end + 1] = ps->a[end];--end;}ps->a[0] = x;ps->size++;
}

就是把顺序表往后挪一位，然后把第一位插入x就行了。

5.尾删功能SLPopBack()

尾删就是把最末尾数据给干掉，但是其实仔细想一下，直接把顺序表元素个数-1就行了。

//尾删
void SLPopBack(SL* ps)
{assert(ps->size > 0);//顺序表不为空才可以进行尾删，否则直接报错ps->size--;
}

6.头删功能SLPopFront()

头删功能和头插正好相反，头删是往前覆盖。

//头删
void SLPopFront(SL* ps)
{assert(ps->size > 0);int begin = 1;  //数据最起码是一个，不是空顺序表while (begin < ps->size){ps->a[begin - 1] = ps->a[begin];begin++;}ps->size--;  //数据减少一个
}

出现多删情况：

如果说把顺序表删成空后还继续删除，那会出现啥情况？

这个就会报错，之所以能检查出来错误就是上面咱们写的断言判断出来的。

其实这几种情况用到的不很多，最多的就是任意位置的插入删除操作。

🌈任意位置的插入删除

7.任意位置（pos）插入

这个pos是位置英文的缩写，在任意位置，我们首先就要指定位置pos.所以又加入一个形参。然后后移pos后面的数据。

对于这个插入来说，我们要进行两次断言：

首先·顺序表不为空，其次：指定的位置在顺序表中，不能小于0，不能大于size。

接下来就是往后移动。

//某位置插入
void SLInsert(SL * ps, int pos, SLDateType x)
{//先防止越界SLCheckCapacity(ps);assert(ps);assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);//加上=，可实现尾插int end = ps->size - 1;//从后往前while (end >= pos){ps->a[end + 1] = ps->a[end];--end;}ps->a[pos] = x;ps->size++;
}

8.任意位置（pos）删除

这个跟前面的没事两样，就是加一个形参pos，然后把pos以后的数往前移动。

//某位置删除
void SLErase(SL* ps, int pos)
{assert(ps);assert(pos >= 0 && pos < ps->size);//不能等于int begin = pos;for (begin = pos; begin < ps->size - 1; begin++){ps->a[begin] = ps->a[begin + 1];}ps->size--;
}

🌈查改功能的实现

写到这一步，顺序表基本就写完了，只剩下几个功能了。

9.查找功能实现SLfind()

要想实现查找功能，还需要两个形参，但是第二个形参是操作者查找的对象，比如我要去顺序表中查找2，那第二个形参就是2。

如果找到就返回该数字，没找到返回-1.

//查找
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;//没找到
}

10.修改功能SLModify()

//修改
int SLModify(SL* ps, int pos, SLDateType x)
{assert(ps);assert(pos >= 0 && pos < ps->size);ps->a[pos] = x;
}

这里直接在pos位置上修改就行了。

🌈总结：

到这顺序表的大致功能函数就解决完了，但是还是要说一个问题--》

为啥第一个参数要用指针？

形参是实参的一份临时拷贝，修改功能函数里的形参并不会改变实参的任何数据。

就好比你去复印户口簿，复印完发现复印件的地址错了，你如果说你只改复印件上的，那下一次复印地址还是错的。所以必须要通过复印件连着户口本上的一起改成正确地址才行。

这个用指针就是上面的意思，要想改变顺序表中的数据，就要通过指针把顺序表上的内容一起改变。

上面的打印函数就可以不要指针，但是为了更准确和一致，把它也带上把。