C語(yǔ)言順序表如何實(shí)現(xiàn)

這篇文章主要講解了“C語(yǔ)言順序表如何實(shí)現(xiàn)”，文中的講解內(nèi)容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來(lái)研究和學(xué)習(xí)“C語(yǔ)言順序表如何實(shí)現(xiàn)”吧！

概念及結(jié)構(gòu)

順序表是用一段物理地址連續(xù)的存儲(chǔ)單元依次存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素的線性結(jié)構(gòu)，一般情況下采用數(shù)組存儲(chǔ)。在數(shù)組 上完成數(shù)據(jù)的增刪查改。

順序表一般可以分為：

靜態(tài)順序表：使用定長(zhǎng)數(shù)組存儲(chǔ)元素，元素的數(shù)目無(wú)法進(jìn)行修改。

//順序表的靜態(tài)存儲(chǔ)
#define N 7
typedef int SLDataType;
typedef struct SeqList
{
	SLDataType array[N];//定長(zhǎng)數(shù)組
	size_t size;//有效數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)
}SeqList;

動(dòng)態(tài)順序表

//順序表的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)
typedef struct SeqList
{
	SLDataType* array;//指向動(dòng)態(tài)開(kāi)辟的數(shù)組，空間不夠可以增容
	size_t size;//有效數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)
	size_t capacity;//容量空間的大小
};

接口實(shí)現(xiàn)

靜態(tài)順序表只適用于確定知道需要存多少數(shù)據(jù)的場(chǎng)景。靜態(tài)順序表的定長(zhǎng)數(shù)組導(dǎo)致N定大了，空間開(kāi)多了浪 費(fèi)，開(kāi)少了不夠用。所以現(xiàn)實(shí)中基本都是使用動(dòng)態(tài)順序表，根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)的分配空間大小，所以下面我們實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)順序表。

1 順序表的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)

typedef int SLDataType;//順序表中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，此處假設(shè)是int型
typedef struct SeqList
{
	int* a;//指向動(dòng)態(tài)開(kāi)辟的數(shù)組空間，空間可以隨時(shí)增容
	int size;//存儲(chǔ)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)
	int capacity;//存儲(chǔ)空間大小
}SL,SeqList;

2 順序表初始化

void SeqListInit(SeqList* psl);//聲明
void SeqListInit(SeqList* psl)
{
	assert(psl);//進(jìn)行斷言是因?yàn)楫?dāng)psl為NULL時(shí)，下面的操作將無(wú)法進(jìn)行，因?yàn)榭罩羔樖菬o(wú)法進(jìn)行解引用的。
	psl->a = NULL;
	psl->size = 0;
	psl->capacity = 0;
}//函數(shù)實(shí)現(xiàn)

注意：進(jìn)行斷言是因?yàn)楫?dāng)psl為NULL時(shí)，下面的操作將無(wú)法進(jìn)行，因?yàn)榭罩羔樖菬o(wú)法進(jìn)行解引用的，后面也是如此。

3 順序表的銷毀

void SeqListDestroy(SeqList* psl);
void SeqListDestroy(SeqList* psl)
{
	assert(psl);
	free(psl->a);
	psl->a = NULL;
	psl->capacity = psl->size = 0;
}

注意：free后面括號(hào)中的指針必須是malloc開(kāi)辟出來(lái)的那塊空間，且不能有任何的偏差（即指針不能發(fā)生移動(dòng)）。

下面進(jìn)行舉例：

像上面這樣使用是完全沒(méi)有問(wèn)題的，但是像下面這樣進(jìn)行使用就出現(xiàn)了問(wèn)題：

tmp進(jìn)行自增操作后，就指向了下圖所示位置：

free的位置是tmp++后的位置，這不符合C語(yǔ)言的規(guī)定，且即使正常的釋放掉了，前面的那一塊int空間也將引起內(nèi)存泄漏問(wèn)題，即動(dòng)態(tài)開(kāi)辟的內(nèi)存忘記釋放。

4 順序表的尾插

void SeqListPushBack(SeqList* psl,SLDataType x);//聲明
void SeqListPushBack(SeqList* psl, SLDataType x)
{
	assert(psl);
	//如果滿了，就進(jìn)行擴(kuò)容
	SeqListCheckCapacity(psl);
	psl->a[psl->size] = x;
	psl->size++;
}

5 順序表的尾刪

void SeqListPopBack(SeqList* psl);
void SeqListPopBack(SeqList* psl)
{
	assert(psl);
	if(psl->size > 0)
	{
		psl->size -= 1;
	}
}

6 順序表的頭插

void SeqListPushFront(SeqList* psl, SLDataType x);
void SeqListPushFront(SeqList* psl, SLDataType x)
{
	assert(psl);
	SeqListCheckCapacity(psl);
	int end = psl->size - 1;
	while (end >= 0)
	{
		psl->a[end+1] = psl->a[end];
		--end;
	}
	psl->a[0] = x;
	psl->size++;
}

順序表的頭插會(huì)涉及到后續(xù)元素的移動(dòng)，頭插時(shí)要將順序表中的元素從后面開(kāi)始進(jìn)行移動(dòng)，因?yàn)閺那懊骈_(kāi)始移動(dòng)的話會(huì)出現(xiàn)覆蓋現(xiàn)象。下面是圖示：

7 順序表的頭刪

同理，如果想要元素不被覆蓋，就只能從前向后進(jìn)行移動(dòng)。

void SeqListPopFront(SeqList* psl);
void SeqListPopFront(SeqList* psl)
{
	//挪出數(shù)據(jù)，騰出頭部空間
	//方法一：從1開(kāi)始移動(dòng)
	/*assert(psl);
	if (psl->size > 0)
	{
		int begin = 1;
		while (begin < psl->size)
		{
			psl->a[begin - 1] = psl->a[begin];
			begin++;
		}
		psl->size--;
	}*/
	//方法二：從0開(kāi)始移動(dòng)
	assert(psl);
	if (psl->size > 0)
	{
		int begin = 0;
		while (begin < psl->size - 1)
		{
			psl->a[begin] = psl->a[begin + 1];
			begin++;
		}
		psl->size--;
	}
}

下圖是兩種移動(dòng)方式的區(qū)別：

問(wèn)：為什么不可以直接將指針進(jìn)行加1操作？

• free釋放空間時(shí)的指針和malloc開(kāi)辟空間的指針必須相同

• mallo開(kāi)辟的空間存在浪費(fèi)，即0的那塊空間被浪費(fèi)，無(wú)法進(jìn)行使用，因?yàn)槟菈K空間是被合法申請(qǐng)的。

8 順序表容量的檢查與擴(kuò)容

void SeqListCheckCapacity(SeqList* psl);
void SeqListCheckCapacity(SeqList* psl)
{
	assert(psl);
	if (psl->capacity == psl->size)
	{
		size_t newCapacity = psl->capacity == 0 ? 4 : psl->capacity * 2;
		SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(psl->a, sizeof(SLDataType) * newCapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			printf("realloc fail\n");
			exit(-1);
		}
		else
		{
			psl->a = tmp;
			psl->capacity *= 2;
		}
	}
}

注意點(diǎn)1：此處考慮使用的是如果容量不夠，就將容量擴(kuò)容為原容量的兩倍，但是最開(kāi)始的容量是0，所以要考慮到最開(kāi)始為0的情況。

注意點(diǎn)2：要對(duì)擴(kuò)容是否成功進(jìn)行檢測(cè)，即判斷剛申請(qǐng)的空間是否為空。

9 順序表任意位置的插入

void SeqListInsert(SeqList* psl,size_t pos,SLDataType x);
void SeqListInsert(SeqList* psl, size_t pos, SLDataType x)
{
	assert(psl);
	//較為溫和的檢查方式
	/*if (pos > psl->size)
	{
		exit(-1);
	}*/
	assert(pos <= psl->size);//較為暴力的檢查方式
	SeqListCheckCapacity(psl);
	size_t end = psl->size;
	while (end > pos)
	{
		psl->a[end] = psl->a[end-1];
		--end;
	}
	psl->a[pos] = x;
	psl->size++;
}

注意：

問(wèn)：為什么end從psl->size開(kāi)始？

答：此處需要注意的是pos和end的類型，為什么呢？因?yàn)閮烧叨际菬o(wú)符號(hào)類型，所以尤其注意當(dāng)end到了-1的時(shí)候，就會(huì)變成一個(gè)很大的數(shù)字，此時(shí)如果以此作為下標(biāo)進(jìn)行訪問(wèn)，一定會(huì)出現(xiàn)越界訪問(wèn)內(nèi)存的情況，考慮一種極端情況，當(dāng)pos為0的時(shí)候，end最小的時(shí)候就是為0，所以此時(shí)不會(huì)出現(xiàn)越界的情況，但是如果end是從psl->size - 1開(kāi)始的話，那么while循環(huán)體內(nèi)的語(yǔ)句就變成下面這樣：

while(end > pos)
{
	psl->a[end+1] = psl->a[end];
	--end;
}

最后end的最小值會(huì)變成-1，但是因?yàn)閑nd是size_t類型，所以會(huì)變成一個(gè)很大的數(shù)字，在whle()循環(huán)條件判定時(shí)條件始終是滿足的，同時(shí)在進(jìn)入循環(huán)體內(nèi)之后，會(huì)出現(xiàn)越界訪問(wèn)內(nèi)存的操作。

10 順序表任意位置的刪除

void SeqListErase(SeqList* psl, size_t pos);
void SeqListErase(SeqList* psl, size_t pos)
{
	assert(psl);
	assert(pos <= psl->size);
	size_t begin = pos+1;
	while (begin < psl->size)
	{
		psl->a[begin-1] = psl->a[begin];
		++begin;
	}
	psl->size--;
}

11 順序表的打印

void SeqListPrint(SeqList* psl);
void SeqListPrint(SeqList* psl)
{
	assert(psl);
	for (int i = 0; i < psl->size; i++)
	{
		printf("%d ", psl->a[i]);
	}
	printf("\n");
}

12 順序表元素的查找

int SeqListFind(SeqList* psl,SLDataType x);
int SeqListFind(SeqList* psl, SLDataType x)
{
	assert(psl);
	for (int i = 0; i < psl->size; i++)
	{
		if (psl->a[i] == x)
			return i;//找到了對(duì)應(yīng)元素，返回相應(yīng)的下標(biāo)
	}
	return -1;//說(shuō)明沒(méi)有找到對(duì)應(yīng)的元素
}

13 順序表元素的修改

void SeqListModify(SeqList* psl, size_t pos, SLDataType x);
void SeqListModify(SeqList* psl, size_t pos, SLDataType x)
{
	assert(psl);
	assert(pos < psl->size);
	psl->a[pos] = x;
}

感謝各位的閱讀，以上就是“C語(yǔ)言順序表如何實(shí)現(xiàn)”的內(nèi)容了，經(jīng)過(guò)本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)C語(yǔ)言順序表如何實(shí)現(xiàn)這一問(wèn)題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！