C语言实现动态顺序表

1、用于存放声明的头文件

#pragma once  //避免重复引入头文件,作用于预编译指令几乎相同#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <malloc.h>typedef int DataType;
typedef struct SepList_d
{DataType *pData;       //顺序表存储户size_t size;         //顺序表中元素个数size_t capacity;     //顺序表的容量(可以容纳的元素的个数)
}SeqList, *PSeqList;//所有函数中出现的某个元素的位置,都指的是它是顺序表第几个元素,而不是它在顺序表中的下标值
// 初始化顺序表
void InitSeqListD(PSeqList pSeqList);
// 空间不够时动态增容
void _CheckCapacity(PSeqList pSeqList);
// 尾部插入
void PushBack(PSeqList pSeqList, DataType data);
// 尾部删除
void PopBack(PSeqList pSeqList);
// 头部插入
void PushFront(PSeqList pSeqList, DataType data);
// 头部删除
void PopFront(PSeqList pSeqList);
// 顺序表中查找数据data,返回该元素在顺序表中的位置
int Find(PSeqList pSeqList, DataType data);
// 在顺序表的ipos位置上插入元素data
void Insert(PSeqList pSeqList, size_t pos, DataType data);
// 删除顺序表pos位置上的元素
void Erase(PSeqList pSeqList, size_t pos);
// 移除顺序表中的元素data
void Remove(PSeqList pSeqList, DataType data);
// 移除顺序表中的所有值为data的元素
void RemoveAll(PSeqList pSeqList, DataType data);
// 选择排序
void SelectSort(PSeqList pSeqList);
// 冒泡排序
void BorbbleSort(PSeqList pSeqList);
// 查找已排序顺序表中的元素data
int BinarySearch(PSeqList pSeqList, DataType data);
// 改变顺序表中元素的个数,Size为元素的个数
void ReSize(PSeqList pSeqList, int Size);
// 打印顺序表
void PrintSeqList(PSeqList pSeqList);
// 销毁动态顺序表
void DestroyList(PSeqList pSeqList);

2、用于实现声明的.c文件

#include "SeqList_D.h"void InitSeqList(PSeqList pSeqList)
{pSeqList->size = 0;pSeqList->capacity = 5;       pSeqList->pData = (DataType *)malloc(pSeqList->capacity * sizeof(DataType));//malloc()函数的参数是字节数的个数,而不是元素的个数,因此要加上 *sizeof(DataType)if (NULL == pSeqList->pData){printf("初始化顺序表失败");}
}int Check_Capacity(PSeqList pSeqList)
{DataType* temp = pSeqList->pData;assert(pSeqList);if (pSeqList->size >= pSeqList->capacity)     //满足条件说明顺序表已满,再想执行插入操作就得再开辟空间{DataType Newcapacity = pSeqList->capacity + 5;pSeqList->pData = (DataType *)realloc(pSeqList->pData, Newcapacity * sizeof(DataType));//这儿是用realloc()函数而非malloc()函数,因为这儿是给原有空间增容,而不是开辟新的空间if (NULL == pSeqList->pData){pSeqList->pData = temp;     //temp指向的是扩容之前顺序表储存的空间,那么要是扩容失败,使此时的顺序表可以//还是指向扩容前的空间,那么就不会丢失数据printf("扩容失败");return -1;       //扩容失败,就返回负值,说明此时不能插入数据}else{pSeqList->capacity = Newcapacity;//当空间开辟失败时,不应该改变pSeqList->capacity的值,只有当空间开辟成功了,才能让pSeqList->capacity//等于新开辟的空间能容纳的元素个数}}return 1;
}void PushBack(PSeqList pSeqList, DataType data)
{int ret = 0;size_t index = 0;        //因为下标是不可能为负数的,所以次数定义为无符号整型比较好assert(pSeqList);ret = Check_Capacity(pSeqList);   //根据函数返回值确定是否扩容成功(不需要扩容的情况也算作扩容成功)if (1 == ret){pSeqList->pData[pSeqList->size] = data;   //指针指向的内容也可以用数组下标的形式来访问pSeqList->size++;}
}void PopBack(PSeqList pSeqList)
{assert(pSeqList);if (pSeqList->size == 0){printf("顺序表里没有数据元素!\n");//当pSeqList->size等于0,说明顺序表里没有数据,此时是无法移除的return;}pSeqList->size--;
}void PushFront(PSeqList pSeqList, DataType data)
{int ret = 0;size_t index = pSeqList->size; assert(pSeqList);ret = Check_Capacity(pSeqList);     //插入元素之前先检测顺序表是否还有空间足够用来插入元素if (1 == ret){for (; index > 0; index--){pSeqList->pData[index] = pSeqList->pData[index - 1];}pSeqList->pData[index] = data;   //指针指向的内容也可以用数组下标的形式来访问pSeqList->size++;}
}void PopFront(PSeqList pSeqList)
{size_t index = 0;assert(pSeqList);if (pSeqList->size == 0){printf("顺序表里没有数据元素!\n");//当pSeqList->size等于0,说明顺序表里没有数据,此时是无法移除的return;}for (; index < pSeqList->size - 1; index++){pSeqList->pData[index] = pSeqList->pData[index + 1];//因为循环结束条件是index = pSeqList->size - 1,那么进入循环最多是index = pSeqList->size - 2,//那么即使index + 1也不会发生越界访问}pSeqList->size--;
}int Find(PSeqList pSeqList, DataType data)
{size_t index = 0;assert(pSeqList);for (; index < pSeqList->size; index++){if (pSeqList->pData[index] == data){return index + 1;   //一个元素的位置时从1开始计算的,而下标值是从0开始的,所以元素的位置是对应的下标值加1}}return -1;
}void Insert(PSeqList pSeqList, size_t pos, DataType data)
{int ret = 0;size_t index = pSeqList->size;assert(pSeqList);if (pos > pSeqList->size){printf("插入位置不合法。");//要保证数据元素插入后所有元素都是连续的,否则不能叫作顺序表return;}ret = Check_Capacity(pSeqList);     //插入元素之前先检测顺序表是否还有空间足够用来插入元素if (1 == ret){for (; index >= pos; index--){pSeqList->pData[index] = pSeqList->pData[index - 1];}pSeqList->pData[index] = data;   //指针指向的内容也可以用数组下标的形式来访问pSeqList->size++;}
}void Erase(PSeqList pSeqList, size_t pos)
{size_t index = pos - 1;assert(pSeqList);if (pSeqList->size == 0){printf("顺序表里没有数据元素!\n");//当pSeqList->size等于0,说明顺序表里没有数据,此时是无法移除的return;//若果此处不这样做,下面的pSeqList->size-1会溢出}for (; index < pSeqList->size - 1; index++){pSeqList->pData[index] = pSeqList->pData[index + 1];}pSeqList->size--;//当pos == pSeqList->size时,不会进入循环,但这样也不会出错,因为它后面没有元素了,那么就不需要经过循环把元素//前移,直接把元素个数减1即可
}void Remove(PSeqList pSeqList, DataType data)
{size_t index = 0; size_t temp = 0;assert(pSeqList);for (; index < pSeqList->size; index++){if (pSeqList->pData[index] == data){for (temp = index; temp < pSeqList->size - 1; temp++) //此处也可以直接用index操作,但用temp可以把两个变量的作用区分开{pSeqList->pData[temp] = pSeqList->pData[temp + 1];}//当在顺序表中找到了该数时,就把该数之后的所有元素全部向前挪一个元素的位置,把原数据覆盖即可达到移除的目的pSeqList->size--;//当要删除的数在顺序表中最后一个位置时,index == pSeqList->size-1,因此不会进入循环,但因为该数后面就//没有数据了,所以此时的移除方法是直接把该顺序表的元素个数减1,使该元素成为无效元素即可达到删除的目的return 0;}}
}void RemoveAll(PSeqList pSeqList, DataType data)
{size_t index = 0;size_t temp = 0;assert(pSeqList);for (; index < pSeqList->size; index++){if (pSeqList->pData[index] == data){for (temp = index; temp < pSeqList->size - 1; temp++)//此处也可以直接用index操作,但用temp可以把两个变量的作用区分开{pSeqList->pData[temp] = pSeqList->pData[temp + 1];}//当在顺序表中找到了该数时,就把该数之后的所有元素全部向前挪一个元素的位置,把原数据覆盖即可达到移除的目的pSeqList->size--;index--;//index--是因为删除一个元素之后,后面的元素都会前移,那么可能前移元素中的最前面的元素和我们要删除的元素//的值是一样的,而此时index++了,它的值是前移元素中的第二个元素的值,因此要给index--,使它的值为前移元素//中的第一个元素的值//因为这个函数是要删除顺序表中所有的值为data的元素,所以在这儿不能直接删除一个就返回了,而是知道遍历所有//元素,删除对应的元素,才会返回}}
}void Swap(size_t *num1, size_t *num2)
{size_t temp = *num1;*num1 = *num2;*num2 = temp;
}void SelectSort(PSeqList pSeqList)
{size_t num = 0;size_t index = 0;size_t end = pSeqList->size;assert(pSeqList);for (; num < pSeqList->size / 2; num++){size_t min = num;size_t max = num;for (index = num + 1; index < end; index++){min = pSeqList->pData[min] < pSeqList->pData[index] ? min : index;max = pSeqList->pData[max] > pSeqList->pData[index] ? max : index;//每次比较两个元素,把比较完成后最小和最大的元素的下标保存起来,下一次比较时比较的两个对象分别是保存的下//标对应的元素和还没有进行比较的所有元素中最前面的那一个元素(当然,也可以是未进行比较的所有元素中的任意一个)}Swap(&pSeqList->pData[min], &pSeqList->pData[num]);Swap(&pSeqList->pData[max], &pSeqList->pData[--end]); //注意这儿的--end是为了使下一次循环里的比较范围缩小,//同时也为了这儿取得是正确的下标值//把最小和最大的元素交换到对应的位置去}
}void BorbbleSort(PSeqList pSeqList)     //排序为从小到大
{size_t index = 0;size_t num = 0;int flag = 1;assert(pSeqList);while (flag == 1)   //对冒泡排序的优化,当某一趟排序时发现没有发生交换的情况,说明此时已经排序成功,那么就可以//不用再进入下一趟排序,直接跳出循环,执行下面的操作{for (; num < pSeqList->size - 1; num++)       //思考冒泡排序两个循环的次数个应该各是多少{for (index = 0; index < pSeqList->size - num - 1; index++)   //不减1可能会造成越界访问{if (pSeqList->pData[index]>pSeqList->pData[index + 1]){Swap(&pSeqList->pData[index], &pSeqList->pData[index + 1]);//每次比较相邻两个元素,若前面的元素大于后面的,则交换两个元素的位置flag = 1;}}}}
}int BinarySearch(PSeqList pSeqList, DataType data)   //二分法在顺序表中找一个数
{int left = 0;int right = pSeqList->size - 1;assert(pSeqList);if (pSeqList->size == 0)  {return -1;//因为此时顺序表里没有数据,而pSeqList->size是无符号整型,减1的话出来的值是一个非常大的值,所以为了//保证函数的正确性,在顺序表无数据时,直接返回}while (left <= right)     //注意right的取值对此处是用:left <= right还是left < right的影响{int mid = left + (right - left) / 2;    //没有写成mid = (left + right) / 2是因为害怕怕两数直接相加会溢出if (pSeqList->pData[mid] == data){return mid;}else if (pSeqList->pData[mid] > data){right = mid - 1;     //因为排序的函数是把顺序表的元素由小到大排列的}else{left = mid + 1;}}return -1;  //当没有找到要查找的数时,返回一个负值,以声明要查找的元素在顺序表中不存在,因为要是找到了,//返回一个数的位置,那么不会小于0
}void ReSize(PSeqList pSeqList, int Size)
{DataType* temp = pSeqList->pData;assert(pSeqList);if (Size > pSeqList->size) {printf("操作失败");return;//因为顺序表中的元素是连续存放的,这样改变可能会使之后的操作造成顺序表中的元素分散存储}DataType Newcapacity = Size - Size % 5 + 5;    //此时不能直接把值赋给pSeqList->capacity,因为要是重新分配空间失败//那么pSeqList->capacity就不应该改变,所以应在保证空间成功开辟之后再把该值赋给pSeqList->capacitypSeqList->pData = (DataType*)realloc(pSeqList->pData, Newcapacity * sizeof(DataType));//给顺序表重新分配空间,使此时的剩余的空间能存储的元素个数不超过5个,以达到节省空间的目的if (NULL == pSeqList->pData){pSeqList->pData = temp;printf("重新开辟空间失败");return;}pSeqList->capacity = Newcapacity;pSeqList->size = Size;
}void PrintSeqList(PSeqList pSeqList)
{size_t index = 0;assert(pSeqList);for (; index < pSeqList->size; index++){printf("%d  ", pSeqList->pData[index]);}printf("\n");
}void DestroyList(PSeqList pSeqList)
{assert(pSeqList);pSeqList->size = 0;pSeqList->capacity = 0;free(pSeqList->pData);//把给顺序表分配的空间回收
}

3、用于测试函数正确性的Test.c文件

#include "SeqList_D.h"SeqList seqList;//测试尾插与尾删函数
void TestFun1()
{InitSeqList(&seqList);PushBack(&seqList, 1);PushBack(&seqList, 2);PushBack(&seqList, 3);PushBack(&seqList, 4);PrintSeqList(&seqList);PopBack(&seqList);PopBack(&seqList);PrintSeqList(&seqList);
}//测试头插与头删函数
void TestFun2()
{InitSeqList(&seqList);PushFront(&seqList, 1);PushFront(&seqList, 2);PushFront(&seqList, 3);PushFront(&seqList, 4);PrintSeqList(&seqList);PopFront(&seqList);PopFront(&seqList);PrintSeqList(&seqList);
}//测试任意位置查找插入删除函数
void TestFun3()
{int ret = 0;InitSeqList(&seqList);PushFront(&seqList, 1);PushFront(&seqList, 2);PushFront(&seqList, 3);PushFront(&seqList, 4);ret = Find(&seqList, 4);Insert(&seqList, 3, 5);Erase(&seqList, 5);printf("%d\n", ret);PrintSeqList(&seqList);
}//测试移除函数
void TestFun4()
{InitSeqList(&seqList);PushFront(&seqList, 1);PushFront(&seqList, 2);PushFront(&seqList, 2);PushFront(&seqList, 4);PushFront(&seqList, 1);PushFront(&seqList, 2);PushFront(&seqList, 2);PushFront(&seqList, 4);Remove(&seqList, 2);PrintSeqList(&seqList);RemoveAll(&seqList, 2);PrintSeqList(&seqList);
}//测试排序与二分查找函数
void TestFun5()
{int ret = 0;InitSeqList(&seqList);PushFront(&seqList, 3);PushFront(&seqList, 9);PushFront(&seqList, 1);PushFront(&seqList, 4);PushFront(&seqList, 2);PushFront(&seqList, 8);PushFront(&seqList, 7);PushFront(&seqList, 0);//SelectSort(&seqList);BorbbleSort(&seqList);ret = BinarySearch(&seqList, 5);printf("%d\n", ret);PrintSeqList(&seqList);
}//测试改变元素个数与销毁动态顺序表的函数
void TestFun6()
{InitSeqList(&seqList);PushFront(&seqList, 1);PushFront(&seqList, 2);PushFront(&seqList, 2);PushFront(&seqList, 4);PushFront(&seqList, 1);PushFront(&seqList, 2);PushFront(&seqList, 2);PushFront(&seqList, 4);ReSize(&seqList, 6);PrintSeqList(&seqList);//DestroyList(&DestroyList);//PrintSeqList(&seqList);
}int main()
{//TestFun1();//TestFun2();//TestFun3();//TestFun4();TestFun5();//TestFun6();system("pause");return 0;
}

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