【C语言】顺序表详解

（一）顺序表是一种数据结构

（二）顺序表

（1）顺序表的必要性

（2）顺序表的概念及结构

i，线性表

（3）顺序表的分类

i，顺序表和数组的区别：

ii，顺序表分类

（三）动态顺序表的实现：

（1）头文件的解释：

（2）手把手实现动态顺序表

a，初始化

b，销毁

c，打印

d，扩容

e，头插与头删

f，尾插与尾删

g，指定位置插入与删除

h，顺序表查找某一元素

正文开始

（一）顺序表是一种数据结构

顺序表是一种数据结构，C语言有一种内置的数据结构：数组

当我们想要大量使用同⼀类型的数据时，通过手动定义大量的独立的变量对于程序来说，可读性非常差，我们可以借助数组这样的数据结构将大量的数据组织在⼀起，结构也可以理解为组织数据的方式。

在我们的日常生活中，也有一些结构的概念，如楼房，牛棚，排队的队列等。我们希望通过一定组织，来提高查找效率。

这都是数据结构的意义，而数据结构是什么呢？

数据结构是计算机存储、组织数据的⽅式。数据结构是指相互之间存在⼀种或多种特定关系的数据元素的集合。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。

顺序表是基于数组的数据结构。

（二）顺序表

（1）顺序表的必要性

【思考】有了数组，为什么还要学习其他的数据结构？

求数组的长度，求数组的有效数据个数，向下标为数据有效个数的位置插入数据（注意：这里是否要判断数组是否满了，满了还能继续插入吗）.....

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。

（2）顺序表的概念及结构

i，线性表

线性表（linear list）是n个具有相同特性的数据元素的有限序列。线性表是⼀种在实际中⼴泛使用的数据结构，常见的线性表：顺序表、链表、栈、队列、字符串......

线性表在逻辑上是线性结构，也就说是连续的⼀条直线。但是在物理结构上并不⼀定是连续的，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。

（3）顺序表的分类

i，顺序表和数组的区别：

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。

ii，顺序表分类

顺序表分为静态顺序表和动态顺序表；

a，静态顺序表

概念：使用固定长度的数组存储数据

typedef int SLDatetype;typedef struct SList
{SLDatatype a[N];//定长数组Size_t size;//记录有效数据个数
}SL;

b，动态顺序表

概念：按需申请，可增容

typedef struct SList
{SLDatatype* arr;size_t size;//有效数据个数size_t capacity;//容量空间
}SL;

通常情况下，动态顺序表的适应性更广，使用场景多。

（三）动态顺序表的实现：

这里不加解释，直接给出头文件，根据头文件的函数声明，实现顺序表的功能：初始化，销毁，打印，扩容，头插与头删，尾插与尾删，指定位置插入与删除，以及查找顺序表的某一元素。

（共11个功能）

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>#define INIT_CAPACITY 4
typedef int SLDataType;
// 动态顺序表 -- 按需申请
typedef struct SeqList
{SLDataType* a;int size; // 有效数据个数int capacity; // 空间容量
}SL;//初始化和销毁
void SLInit(SL* ps);
void SLDestroy(SL* ps);
void SLPrint(SL* ps);
//扩容
void SLCheckCapacity(SL* ps);//头部插⼊删除 / 尾部插⼊删除
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x);
void SLPopBack(SL* ps);
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);
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);

（1）头文件的解释：

i，宏定义作为动态申请的初始值
#define INIT_CAPACITY 4
ii，顺序表内部的数据统一替换为SLDatatype，便于以后修改后复用。
typedef int SLDataType;
iii，SeqList结构体就是顺序表，重命名为SL，便于使用。
typedef struct SeqList
{
SLDataType* a;
int size; // 有效数据个数
int capacity; // 空间容量
}SL;
iv，其余为函数声明。

（2）手把手实现动态顺序表

a，初始化

初始化首先形参结构体指针不为空，并且将顺序表底层的数组置为空，有效数据个数和容量大小都初始为0。
void SL_init(SL* ps)
{assert(ps);ps->arr = NULL;ps->capacity = ps->size = 0;
}

b，销毁

在使用完毕后，需要将顺序表销毁，需要将动态申请的堆区空间释放掉，有效数据个数和容量大小置为0。
void SLDestroy(SL* ps)
{assert(ps);if (ps->arr != NULL){free(ps->arr);}ps->capacity = 0;ps->size = 0;
}

c，打印

在调试代码中，需要用打印来帮助测试函数的功能
void SLPrint(SL* ps)
{for (int i = 0; i < ps->size; i++){printf("%d ", ps->arr[i]);}printf("\n");
}

d，扩容

确定顺序表的容量，检查是否需要扩容，如果需要，进行将当前容量的二倍的扩容；

如何检查？

数据是一个一个插入的，当有效数据个数等于容量的时候数据就满了，每一次插入数据，都进行一次容量是否足够的检查，若满了，就进行扩容。（插入数据都需要用此函数先检查）

第一次如何使用？

在传入NULL时，realloc函数的作用等同于malloc函数。
void SLCheckCapacity(SL* ps)
{if (ps->capacity == ps->size){size_t Newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;SLtype* tem = (SLtype*)realloc(ps->arr, Newcapacity * sizeof(SLtype));if (tem == NULL){perror("realloc fail");exit(1);}ps->arr = tem;ps->capacity = Newcapacity;}
}

e，头插与头删

头插与头删：意思是在顺序表头部插入或者删除数据，由于插入数据，需要检查顺序表有效数据个数，于是要调用SL_check_capacity（）函数；并且由于多了一个数据，要想将新数据插入，必须将后面的原数据后移一位：

头插：
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{assert(ps);//空间不够，扩容SL_check_capacity(ps);//空间足够，从头插入for (int i = (int)ps->size ; i > 0 ; i--){ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];}ps->arr[0] = x;ps->size++;
}
后移这一操作也可以用memove函数实现，

(由于拷贝的两个空间有重叠部分，谨慎使用memcpy，memmove函数有分情况，可以解决这一问题)

这样就省去了写for循环时考虑循环变量的范围，以及边界是否取等，以及重叠拷贝的拷贝顺序的确定，的麻烦：
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{assert(ps);//空间不够，扩容SL_check_capacity(ps);//空间足够，从头插入memmove(&ps->arr[1],&ps->arr[0],ps->size*sizeof(SLDatatype));ps->arr[0] = x;ps->size++;
}
头删：

删除头部的一个数据，需要将后面的数据向前移动一位：
void SLPopFront(SL* ps){assert(ps);assert(ps->size);for (int i = 0; i < ps->size - 1; i++){ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];}ps->size--;
}
同样可以用memmove函数避免麻烦：
void SLPopFront(SL* ps)
{assert(ps);assert(ps->size);memmove(&ps->arr[0],&ps->arr[1],sizeof(SLDatatype)*(ps->size-1));ps->size--;
}

f，尾插与尾删

尾插与尾删：由于是在顺序表尾部插入或者删除数据，所以不需要进行数据移动，因此简单许多：

尾插：

只需要有效数据个数加1，并将数据x存入即可；
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{assert(ps);//空间不够，扩容SL_check_capacity(ps);//空间足够，直接插入ps->arr[ps->size++] = x;}
尾删：

只需要有效数据个数减少1即可；
void SLPopBack(SL* ps)
{assert(ps);assert(ps->size);ps->size--;
}

g，指定位置插入与删除

指定位置插入与删除：

断言形参有效，并且传入的位置在有效数据内部；检查容量是否需要扩容；同样可以用memmove函数省时省力。

指定位置插入：
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{assert(ps);assert(posi >= 0 && posi < ps->size);SL_check_capacity(ps);for (int i = (int)ps->size - 1; i >= posi; i--){ps->arr[i + 1] = ps->arr[i];}ps->arr[posi] = x;ps->size++;}
删除指定位置：
void SLErase(SL* ps, int pos)
{assert(ps);assert(posi >= 0 && posi < ps->arr);for (int i = (int)posi; i < ps->size - 1; i++){ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];}ps->size--;
}

h，顺序表查找某一元素

查找某一元素，若找到，返回顺序表（数组）下标；找不到，返回-1；
int SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{assert(ps);for (int i = 0; i < ps->size; i++){if (ps->arr[i] == x){return i;}}return -1;
}

完~

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