从无到有开始创建动态顺序表——C语言实现

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顺序表的概念

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。在物理结构和逻辑结构都是连续的，物理结构是指顺序表在计算机内存的存储方式，逻辑结构是我们思考的形式，顺序表和数组是类似的，都是使用了连续的空间进行数据的保存，由于是连续的空间，所以逻辑结构当然也可以像数组一样去思考，所以说逻辑结构也是连续的。

静态顺序表

静态顺序表是指顺序表的空间大小一开始就是给定的，这也就有一个弊端，如果空间给大了，就会造成空间浪费，也就不经济了，如果空间给小了，就有可能出现空间不够，造成数据丢失。

动态顺序表

动态顺序表是指空间大小是可以动态的变化的，随着数据的增多，如果空间不够就会自动扩容，所以动态顺序表相比静态的顺序表更加灵活，这里我会以动态的顺序表进行讲解~~

顺序表的实现

顺序表的实现主要分为初始化，插入数据，删除数据，查找数据以及销毁。这里我们需要三个文件，一个是顺序表的头文件（SeqList.h),一个是顺序表的实现文件（SeqList.c),最后一个就是我们的测试文件（test.c),加测试文件是用来测试代码有没有写错，这也还是一个程序员的必备技能。

定义顺序表的结构

由于是动态的顺序表，我们就需要一个指针变量，一个变量（size）来记录当前存储了多少空间，还有一个变量来记录当前的容量大小（capacity)来判断是否需要扩容。
定义如下：

typedef int SLDataType;
#define MAX_CAPACITY 4

typedef struct SeqList
{
	SLDataType* data;
	int size;
	int capacity;
}SL;

稍微解释一下，为什么使用SLDataType ，为了方便后期修改数据类型，这次使用int，万一下次使用char、double…
MAX_CAPACITY 是来定义初始容量是多少，下面我们会用到。

初始化与销毁

初始化很简单，就是把指针置空，把容量和size置为0.

void SLInit(SL* ps)//顺序表初始化
{
	ps->data = NULL;
	ps->size = ps->capacity = 0;
}

销毁：需要我们释放动态内存开辟的空间。

void SLDestory(SL* ps)//顺序表销毁
{
	assert(ps);
	free(ps->data);
	ps->data = NULL;
	ps->size = ps->capacity = 0;
}

插入数据

这里的插入数据分为三种方式的插入，头插，尾插，指定位置插入。

//插入
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x);//尾插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);//头插
void SLPushPos(SL* ps, int pos, SLDataType x);//指定位置插入

扩容

在插入数据之前我们需要对空间进行检查，看看是否需要扩容，由于插入函数有三个，那就意味着要写三次扩容，为了方便，我们就再创建一个函数来检查是否需要扩容。

void SLCheckCapacity(SL* ps)
{
	assert(ps);
	if (ps->size == ps->capacity)
	{
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? MAX_CAPACITY : ps->capacity * 2;
		SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->data, newcapacity * sizeof(SLDataType));
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			exit(1);
		}
		ps->data = tmp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}
}

这里我们要注意了：什么时候判断扩容？扩容条件就需要当前的数据量和容量是相等的情况下进行，这里我们建议以2倍或3倍来进行扩容（不信的小伙伴可以自己百度一下，这里涉及数学知识）
但是，当容量为空的时候，无论你是几倍，最后都是0，所以我们可以先判断一下容量是否为0，如果为0，就赋值为我们上面定义的初始容量，否则就是正常的2倍或3倍来扩容。
使用什么动态开辟函数，这里使用realloc，因为realloc不仅具有和malloc函数一样的开辟功能（就是传入的指针为NULL时，就可以看成malloc一样自动开辟一块内存空间，不了解的可以翻阅我的动态内存函数详解那一篇博客），而且realloc还具有扩容的功能，所以推荐使用realloc进行动态开辟。
由于realloc 可能会开辟失败，返回NULL，所以我们用一个变量来接收，直接接收的话，会导致无法找回之前的空间，导致内存泄漏。

尾插

尾插就是从后面开始插入数据，这个很简单，但是要保证传来的指针不为NULL，并且检查是否需要扩容。

void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)//尾插
{
	assert(ps);
	SLCheckCapacity(ps);

	ps->data[ps->size++] = x;
}

头插

头插时从第一个空间开始插入数据，所以要先把后面的数据向后移动，避免数据丢失。

void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)//头插
{
	assert(ps);
	SLCheckCapacity(ps);

	int i = 0;
	for (i = ps->size; i > 0; i--)
	{
		ps->data[i] = ps->data[i - 1];
	}
	ps->data[0] = x;
	ps->size++;
}

指定位置插入

我们需要找到指定的位置，从这里开始后面的数据都需要往后移动，然后腾出来位置留给新来的数据，这是对中间插入的考虑，我们还需要考虑，如果传入的位置正好是头部或者是尾部的时候，是不是也是这样，很显然，一个循环确实能保证这两种情况。

最后我们要注意如果传来的pos是一个负数或者超过尾部的时候，我们是不允许插入的，这里我们可以判断一下，或者直接警告。

void SLPushPos(SL* ps, int pos, SLDataType x)//指定位置插入
{
	assert(ps);
	assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);

	SLCheckCapacity(ps);
	int i = 0;
	for (i = ps->size; i > pos; i--)
	{
		ps->data[i] = ps->data[i - 1];
	}

	ps->data[pos] = x;
	ps->size++;
}

删除数据

这里的删除数据也分为三种方式的删除，头删，尾删，指定位置删除。

在删除数据的时候，我们要保证有数据可以删除，否则size就会变成负数，不利于后续的插入操作，这里我们判断一下就可以了。

尾删

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

头删

这个很简单就是把数据往前移动，最后size–就可以了。

void SLPopFront(SL* ps)//头删
{
	assert(ps);
	assert(ps->size);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < ps->size - 1; i++)
	{
		ps->data[i] = ps->data[i + 1];
	}
	ps->size--;
}

指定位置删除

和头删类似，把数据往前移动，也要注意pos 的值

void SLPopPos(SL* ps, int pos)//指定位置删除
{
	assert(ps);
	assert(ps->size);
	assert(pos >= 0 && pos < ps->size);
	int i = 0;
	for (i = pos; i < ps->size - 1; i++)
	{
		ps->data[i] = ps->data[i + 1];
	}
	ps->size--;
}

查找

顾名思义就是查找一个数据的小标：

int SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{
	assert(ps);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < ps->size; i++)
	{
		if (ps->data[i] == x)
		{
			return i;
		}
	}
	return -1;
}

打印

为了方便测试，我们可以写一个打印函数。

void SLPrint(SL sl)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sl.size; i++)
	{
		printf("%d ", sl.data[i]);
	}
	printf("\n");
}

测试和封装

我们每写完一个函数就要进行调试
我们可以写一些测试函数，来进行测试，要注意测试的代码尽量包含边界情况和中间情况（尤其是插入和删除函数的测试）
就类似下面的测试代码：

#include"SeqList.h"

//void Test1()
//{
//	SL sl;
//	SLInit(&sl);
//	SLPushBack(&sl,1);
//	SLPushBack(&sl,2);
//	SLPushBack(&sl,3);
//	SLPushFront(&sl, 5);
//	SLPushFront(&sl, 10);
//	SLPushPos(&sl, 2, 50);
//	SLPrint(sl);
//	SLPushPos(&sl, 4, 100);
//	SLPrint(sl);
//
//	SLDestory(&sl);
//}
//
//void Test2()
//{
//	SL sl;
//	SLInit(&sl);
//	SLPushBack(&sl, 1);
//	SLPushBack(&sl, 2);
//	SLPushBack(&sl, 3);
//
//	SLPopPos(&sl,1);
//	SLPrint(sl);
//
//}

void Test3()
{
	SL sl;
	SLInit(&sl);
	SLPushBack(&sl, 1);
	SLPushBack(&sl, 2);
	SLPushBack(&sl, 3);
	SLPrint(sl);

	SLPushFront(&sl, 10);
	SLPushFront(&sl, 20);
	SLPushFront(&sl, 30);
	SLPrint(sl);

	SLPushPos(&sl, 1, 200);
	SLPrint(sl);

	SLPushPos(&sl, sl.size ,100);
	SLPrint(sl);

	SLPushPos(&sl, 0, 5000);
	SLPrint(sl);

	SLPopBack(&sl);
	SLPrint(sl);

	SLPopFront(&sl);
	SLPrint(sl);

	SLPopPos(&sl, 0);
	SLPrint(sl);

	SLPopPos(&sl, 2);
	SLPrint(sl);

	SLPopPos(&sl, sl.size-1);
	SLPrint(sl);

	printf("%d\n",SLFind(&sl, 1));

	SLDestory(&sl);
}

int main()
{
	//Test1();
	//Test2();
	Test3();
	return 0;
}

接着我们需要注意把函数的实现放在SeqList.c文件里，把结构体、函数声明、define、typedef等放在SeqList,h里。完成函数的封装。

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