初阶数据结构：顺序表

1. 引子：线性表

了解到学习数据结构与算法的重要性后，又学习了评判程序效率高低算法好坏的标准，时间空间复杂度。接下来，进行一些简单数据结构的初步学习。所有数据结构中存在着可以划分为一大类的简单结构，线性表，即在逻辑上都呈现线性关系的数据结构（物理结构上不一定是线性），诸如，顺序表，链表，栈，队列等。今天，进行其中顺序表的学习。

2. 简单数据结构：顺序表

2.1 顺序表简介与功能模块分析

简介：

顺序表为在物理地址上连续的一种简单线性结构，其存储的数据元素一个连着一个。一般使用数组来进行其的实现，根据其存储空间是否可以动态增长又进一步分为，静态（定长数组）与动态（使用动态内存管理函数实现malloc）的顺序表。

功能模块分析：

数据存储方式：

1. 定长数组/malloc动态开辟空间
2. 存储数据信息的记录变量，帮助数据的管理
   以上两部分构成的结构体。

数组管理方式：

1. 增（头插，尾插，随机插入）：push_front，push_back，insert
2. 删（头删，尾删，随机删除）：pop_front，pop_back，erase
3. 改（指定数据的修改）：modify
4. 查（指定数据的查询）：find

2.2 顺序表的实现

2.2.1 顺序表：存储数据结构的构建

静态顺序表：

//替换更改表中元素类型
typedef int STDatatype;
//定义能够存储的数据个数
#define N 100

//静态
typedef struct SeqList
{
	STDatatype data[N];
	int capacity;
	int size;
}SeqList;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

动态顺序表：

typedef struct SeqList
{
	STDatatype* data;
	int capacity;
	int size;
}SeqList;
1
2
3
4
5
6

2.2.2 顺序表：初始化与空间清理（动态）

初始化：

void SLInit(SeqList* s)
{
	//不为NULL
	assert(s);
	//初始空间开辟4个数据大小
	s->data = (STDatatype*)malloc(4 * sizeof(STDatatype));
	if (s->data == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		exit(-1);
	}

	s->capacity = 4;
	s->size = 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

空间清理：

void SLDestroy(SeqList* s)
{
	assert(s);

	free(s->data);
	s->capacity = 0;
	s->size = 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8

2.2.3 顺序表：插入与删除数据

扩容函数：

void CheckCapacity(SeqList* s)
{
	assert(s);

	if (s->capacity == s->size)
	{
		//使用临时变量去接收新地址（可能会扩容失败返回NULL），增加程序的健壮性
		STDatatype* tmp = (STDatatype*)realloc(s->data, s->capacity * 2 * sizeof(STDatatype));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(-1);
		}

		s->data = tmp;
		s->capacity *= 2;
	}
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

尾插，尾删

尾插过程演示：

尾删过程演示：

//尾插
void SLPush_Back(SeqList* s, STDatatype val)
{
	assert(s);

	CheckCapacity(s);

	s->data[s->size] = val;
	s->size++;
}

//尾删
void SLPop_Back(SeqList* s)
{
	assert(s);
	assert(s->size > 0);

	s->size--;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

头插，头删

头插过程演示：

头删过程演示：

//头插
void SLPush_Front(SeqList* s, STDatatype val)
{
	assert(s);

	CheckCapacity(s);

	int i = s->size;
	while (i > 0)
	{
		s->data[i] = s->data[i - 1];
		i--;
	}

	s->data[i] = val;
	s->size++;
}

//头删
void SLPop_Front(SeqList* s)
{
	assert(s);
	//暴力检查
	assert(s->size > 0);
	//警告
	/*if (s->size == 0)
	{
		printf("表内已无元素，删除失败\n");
		return;
	}*/

	int i = 0;
	while (i < s->size - 1)
	{
		s->data[i] = s->data[i + 1];
		i++;
	}

	s->size--;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40

随机插入与随机删除

随机插入：

随机插入演示过程：

注：当随机插入的下标pos为0 或者 size - 1就相当于头插与尾插，可以直接复用到头插，尾插部分。头删，尾删相同

//在pos位置插入元素
//pos为下标
void SLInsert(SeqList* s, int pos, STDatatype val)
{
	assert(s);
	assert(pos >= 0);
	assert(pos < s->size);

	CheckCapacity(s);

	int i = s->size;
	while (i > pos)
	{
		s->data[i] = s->data[i - 1];
		i--;
	}

	s->data[pos] = val;
	s->size++;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

随机删除：

随机删除演示过程：

void SLErase(SeqList* s, int pos)
{
	assert(s);
	assert(s->size > 0);
	assert(pos >= 0);
	assert(pos < s->size);

	int i = pos;
	while (i < s->size - 1)
	{
		s->data[i] = s->data[i + 1];
		i++;
	}

	s->size--;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

2.2.4 查找数据与修改

<1> 查找数据（查找顺序表中是否有指定数据，并返回下标）：

//找到返回下标，未找到返回-1
int SLFind(SeqList* s, STDatatype val)
{
	assert(s);

	int i = 0;
	for (i = 0; i < s->size; i++)
	{
		if (s->data[i] == val)
		{
			return i;
		}
	}

	return -1;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

<2> 修改指定下标的数据（不要直接访问数据，函数可以帮助检查数据合法）

//高内聚，低耦合f
void SLModify(SeqList* s, int pos, STDatatype val)
{
	assert(s);
	assert(pos > 0);
	assert(pos < s->size);

	s->data[pos] = val;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9