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一、引言
在计算机科学中，数据结构是一种存储和组织数据的方式，它使得数据的插入、删除和访问变得更加高效。顺序表（Array List）是一种基本的数据结构，它在内存中连续存储元素，为我们提供了操作数据的一种简单而有效的方法。本文将介绍顺序表的基本概念、分类，并展示如何在C语言中实现动态顺序表。
二、顺序表的基本概念与结构
1.概念
顺序表（也称为线性表）是一种线性数据结构，其中元素按照顺序在内存中连续存储。它的主要特点包括：
连续存储：所有元素在内存中占据一块连续的空间。
索引访问：可以通过索引快速访问任意元素。
固定大小：在静态实现中，顺序表的大小在创建时确定，无法动态调整。
• 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
2.基本结构
在C语言中，顺序表通常用一个数组来实现。以下是一个顺序表的基本结构：
//静态顺序表
typedef int DataType;重定义类型名字
#define MAX_SIZE 100
typedef struct {
DataType data[MAX_SIZE];//定长数组
int size; // 有效数据个数
} SL;三、顺序表的分类
顺序表可以根据其存储方式和大小变化的特性分为以下几类：
静态顺序表
定义：使用静态数组实现的顺序表，其存储空间在编译时分配，大小固定不变。
特点：
空间分配在栈区或全局数据区。
容量固定，不易扩展。
动态顺序表
定义：使用动态数组实现的顺序表，其存储空间在运行时动态分配，可以根据需要进行扩展或缩减。
特点：
空间分配在堆区。
容量可变，通过 malloc 、 realloc 和 free 等操作进行管理。
四、动态顺序表的实现
1.结构定义
typedef struct SeqList
{
DataType* arr;
int size;//有效数据个数
int capacity;//容量
}SL;2.相关功能实现
1.初始化
void SLInit(SL* p)
{
p->arr = NULL;
p->size = p->capacity = 0;
}2.销毁
void SLDestory(SL* p)
{
if (p->arr)
{
free(p->arr);
}
p->arr = NULL;
p->size = p->capacity = 0;
}3.扩容
void checkcapacity(SL*p)
{
if (p->size == p->capacity)
{
int newcapacity = p->capacity == 0 ? 4 : 2 * p->capacity;
DataType*tmp= (DataType*)realloc(p->arr,newcapacity * sizeof(DataType));
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail");
exit(1);
}
//空间申请成功
p->arr = tmp;
p->capacity = newcapacity;
}
}4.打印
void SLPrint(SL s)
{
for (int i = 0; i < s.size; i++)
{
printf("%d", s.arr[i]);
}
}5.头插
void SLPushHead(SL* p, DataType x)
{
assert(p);
checkcapacity(p);
for (int i = p->size; i>=1; i--)
{
p->arr[i] = p->arr[i - 1];
}
p->arr[0] = x;
p->size++;
}6.尾插
void SLPushBack(SL* p, DataType x)
{
assert(p);
checkcapacity(p);
p->arr[p->size++] = x;
}7.头删
void SLDelHead(SL* p)
{
assert(p);
assert(p->size);//顺序表不为空
for (int i = 1; i <=p->size-1; i++)
{
p->arr[i - 1] = p->arr[i];
}
p->size--;
}8.尾删
void SLDelBack(SL* p)
{
assert(p);
assert(p->size);//顺序表不为空
(p->size)--;
}9.指定插入
void SLInsert(SL* p, int pos, DataType x)
{
assert(p);
assert(pos >= 0 && pos <=p->size);
for (int i = p->size-1; i >=pos; i--)
{
p->arr[i + 1] = p->arr[i];
}
p->arr[pos] = x;
p->size++;
}10.指定删除
void SLErase(SL* p, int pos)
{
assert(p);
assert(pos >= 0 && pos < p->size);
for (int i = pos; i <=p->size-2; i++)
{
p->arr[i] = p->arr[i+1];
}
p->size--;
}11.查找
int SLFind(SL *p, DataType x)
{
assert(p);
for (int i = 0; i < p->size; i++)
{
if (p->arr[i]==x)
{
return i;//找到了
}
}
return -1;//没有找到
}五、完整代码
1.SeqList.h
该部分放顺序表结构定义、函数的声明
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
typedef int DataType;
//动态顺序表
typedef struct SeqList
{
DataType* arr;
int size;//有效数据个数
int capacity;//容量
}SL;
//初始化顺序表
void SLInit(SL* p);
//销毁顺序表
void SLDestory(SL* p);
//打印顺序表
void SLPrint(SL s);
//顺序表头插
void SLPushHead(SL* p, DataType x);
//顺序表尾插
void SLPushBack(SL* p, DataType x);
//顺序表头删
void SLDelHead(SL* p);
//顺序表尾删
void SLDelBack(SL* p);
//在指定位置前插入数据
void SLInsert(SL* p, int pos, int x);
//删除指定位置的数据
void SLErase(SL* p, int pos);
//顺序表的查找
int SLFind(SL* p, DataType x);
2.SeqList.c
该部分是函数功能的实现，也就是上述第四点的代码
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"SeqList.h"
//初始化顺序表
void SLInit(SL* p)
{
p->arr = NULL;
p->size = p->capacity = 0;
}
//销毁顺序表
void SLDestory(SL* p)
{
if (p->arr)
{
free(p->arr);
}
p->arr = NULL;
p->size = p->capacity = 0;
}
//检查容量判断是否扩容
void checkcapacity(SL*p)
{
if (p->size == p->capacity)
{
int newcapacity = p->capacity == 0 ? 4 : 2 * p->capacity;
DataType*tmp= (DataType*)realloc(p->arr,newcapacity * sizeof(DataType));
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail");
exit(1);
}
//空间申请成功
p->arr = tmp;
p->capacity = newcapacity;
}
}
//打印顺序表
void SLPrint(SL s)
{
for (int i = 0; i < s.size; i++)
{
printf("%d", s.arr[i]);
}
}
//顺序表头插
void SLPushHead(SL* p, DataType x)
{
assert(p);
checkcapacity(p);
for (int i = p->size; i>=1; i--)
{
p->arr[i] = p->arr[i - 1];
}
p->arr[0] = x;
p->size++;
}
//顺序表尾插
void SLPushBack(SL* p, DataType x)
{
assert(p);
checkcapacity(p);
p->arr[p->size++] = x;
}
//顺序表头删
void SLDelHead(SL* p)
{
assert(p);
assert(p->size);//顺序表不为空
for (int i = 1; i <=p->size-1; i++)
{
p->arr[i - 1] = p->arr[i];
}
p->size--;
}
//顺序表尾删
void SLDelBack(SL* p)
{
assert(p);
assert(p->size);//顺序表不为空
(p->size)--;
}
//在指定位置前插入数据
void SLInsert(SL* p, int pos, DataType x)
{
assert(p);
assert(pos >= 0 && pos <=p->size);
for (int i = p->size-1; i >=pos; i--)
{
p->arr[i + 1] = p->arr[i];
}
p->arr[pos] = x;
p->size++;
}
//删除指定位置的数据
void SLErase(SL* p, int pos)
{
assert(p);
assert(pos >= 0 && pos < p->size);
for (int i = pos; i <=p->size-2; i++)
{
p->arr[i] = p->arr[i+1];
}
p->size--;
}
//顺序表的查找
int SLFind(SL *p, DataType x)
{
assert(p);
for (int i = 0; i < p->size; i++)
{
if (p->arr[i]==x)
{
return i;//找到了
}
}
return -1;//没有找到
}3.test.c
该部分用来测试我们写的函数(函数的调用)，可以随便改
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include"SeqList.h"
void SLtest01()//测试
{
SL sl;
SLInit(&sl);
//增删查改操作
SLPushHead(&sl,1);//头插1 1
SLPushHead(&sl,3);//头插3 31
SLPushBack(&sl, 5);//尾插5 315
SLInsert(&sl,3,7);//在下标为3的位置插入7 3157
SLErase(&sl,2);//删除下标为2的数据 317
SLPrint(sl);
int find = SLFind(&sl, 3);
if (find>=0)
{
printf("找到了，下标为%d\n", find);
}
else
{
printf("没有找到");
}
SLDestory(&sl);
}
int main()
{
SLtest01();
return 0;
}六、总结
顺序表是一种简单而强大的数据结构，通过连续内存存储实现高效的随机访问。根据需要，我们可以选择静态或动态顺序表来适应不同的应用场景。动态顺序表通过动态调整大小，提供了更大的灵活性和效率。希望本文对你理解顺序表及其实现有所帮助！
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