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C++?數(shù)據(jù)結構超詳細講解順序表

更新時間：2022年03月25日 10:11:55 作者：瑯時壹

程序中經(jīng)常需要將一組數(shù)據(jù)元素作為整體管理和使用，需要創(chuàng)建這種元素組，用變量記錄它們，傳進傳出函數(shù)等。一組數(shù)據(jù)中包含的元素個數(shù)可能發(fā)生變化，順序表則是將元素順序地存放在一塊連續(xù)的存儲區(qū)里，元素間的順序關系由它們的存儲順序自然表示

前言

線性表是n個具有相同特性的數(shù)據(jù)元素的有限序列。線性表是一種在實際中廣泛使用的數(shù)據(jù)結構，常見的線性表：順序表、鏈表、棧、隊列、字符串。

線性表在邏輯上是線性結構，也就是說連續(xù)的一條直線，但是在物理結構并不一定是連續(xù)的，線性表在物理上存儲時，通常以數(shù)組和鏈式結構的形式存儲。

本章我們來深度初體驗順序表

一、順序表是什么

概念及結構

順序表是一段物理地址連續(xù)的存儲單元依次存儲數(shù)據(jù)元素的線性結構，一般情況下采用數(shù)組存儲。在數(shù)組上完成數(shù)據(jù)的增刪查改。

1.靜態(tài)順序表：使用定長數(shù)組存儲元素

2.動態(tài)順序表：使用動態(tài)開辟的數(shù)組存儲

二、順序表的實現(xiàn)

基本結構

typedef int SLDataType;
// 順序表的動態(tài)存儲
typedef struct SeqList
{
SLDataType* array; // 指向動態(tài)開辟的數(shù)組
size_t size ; // 有效數(shù)據(jù)個數(shù)
size_t capicity ; // 容量空間的大小
}SeqList;

接口實現(xiàn)

靜態(tài)順序表只適用于確定知道需要多少數(shù)劇的場景。靜態(tài)順序表的定長數(shù)組導致N定大了，空間開多了浪費，開少了不夠用。所以我們基本使用動態(tài)順序表

typedef int SLDataType;
// 順序表的動態(tài)存儲
typedef struct SeqList
{
SLDataType* array; // 指向動態(tài)開辟的數(shù)組
size_t size ; // 有效數(shù)據(jù)個數(shù)
size_t capicity ; // 容量空間的大小
}SeqList;
// 基本增刪查改接口
// 順序表初始化
void SeqListInit(SeqList* psl, size_t capacity);
// 檢查空間，如果滿了，進行增容
void CheckCapacity(SeqList* psl);
// 順序表尾插
void SeqListPushBack(SeqList* psl, SLDataType x);
// 順序表尾刪
void SeqListPopBack(SeqList* psl);
// 順序表頭插
void SeqListPushFront(SeqList* psl, SLDataType x);
// 順序表頭刪
void SeqListPopFront(SeqList* psl);
// 順序表查找
int SeqListFind(SeqList* psl, SLDataType x);
// 順序表在pos位置插入x
void SeqListInsert(SeqList* psl, size_t pos, SLDataType x);
// 順序表刪除pos位置的值
void SeqListErase(SeqList* psl, size_t pos);
// 順序表銷毀
void SeqListDestory(SeqList* psl);
// 順序表打印
void SeqListPrint(SeqList* psl);

順序表打印

普通的通過鏈表的數(shù)組打印

void SeqListPrint(SeqList* ps1)
{
	assert(ps1);

	for (int i = 0; i < ps1->size; ++i)
	{
		printf("%d", ps1->a[i]);
	}
	printf("\n");
}

順序表初始化

置空

void SeqListInit(SeqList* ps1)
{
	assert(ps1);
	ps1->a = NULL;
	ps1->size = 0;
	ps1->capacity = 0;
}

順序表銷毀

順序表本質(zhì)是數(shù)組，是一片連續(xù)的存儲空間，頭部操作置空即可

void SeqListDestory(SeqList* ps1)
{
	assert(ps1);
	free(ps1->a);
	ps1->a = NULL;
	ps1->capacity = ps1->size = 0;
}

動態(tài)擴容

由于是動態(tài)順序表，就是為了控制長度來解決問題，對順序表的操作大多離不開擴容

由于順序表是連續(xù)的如果使用malloc會出現(xiàn)異地擴容的現(xiàn)象，realloc雖然也存在異地擴，但會返回一片連續(xù)空間的首地址.

void SeqListCheckCapacity(SeqList* ps1)
{
	assert(ps1);
	if (ps1->size == ps1->capacity)//滿了
	{
		size_t newCapacity = ps1->capacity == 0 ? 4 : ps1->capacity * 2;//兩倍擴容
		SLDateType* tmp = realloc(ps1->a, sizeof(SLDateType) * newCapacity);
		if (tmp == NULL)//擴容失敗
		{
			printf("realloc fail\n");
			exit(-1);
		}
		else//擴容成功
		{
			ps1->a = tmp;
			ps1->capacity = newCapacity;
		}
	}
}

在pos位置插入x

對頭插尾插幫助極大

要判斷是否可以插入以及有沒有必要插入

過程圖示

void SeqListInsert(SeqList* ps1, size_t pos, SLDateType x)
{
	if (pos > ps1->size)//如圖
	{
		printf("越界：pos %d\n", pos);
		return;
	}
	SeqListCheckCapacity(ps1);//插入即要擴容
	size_t end = ps1->size;
	while (end > pos)
	{
		ps1->a[end] = ps1->a[end - 1];//數(shù)據(jù)后挪，騰出空間
		--end;
	}
	//end=pos
	ps1->a[pos] = x;
	ps1->size++;//添加數(shù)據(jù)，需要增長
}

刪除pos位置

對頭刪尾刪幫助極大

//注意，順序表只注意size以前，size以后無硬性要求可以寬容對待

void SeqListErase(SeqList* ps1, size_t pos)
{
	assert(ps1);
	assert(pos < ps1->size);//同插入，需要有東西可刪

	size_t begin = pos + 1;
	while (begin < ps1->size)//由后向前覆蓋
	{
		ps1->a[begin - 1] = ps1->a[begin];
		++begin;
	}
	ps1->size--;
}

順序表尾插

相當于上文在size處插入數(shù)據(jù)，調(diào)用即可

void SeqListPushBack(SeqList* ps1, SLDateType x)
{
	assert(ps1);
	SeqListInsert(ps1, ps1->size, x);
}

順序表尾刪

注意辨別size的位置

void SeqListPopBack(SeqList* ps1)
{
	assert(ps1);
	SeqListErase(ps1, ps1->size-1);
}

順序表頭插

void SeqListPushFront(SeqList* ps1, SLDateType x)
{
	assert(ps1);
	SeqListInsert(ps1, 0, x);
}

順序表頭刪

//只需考慮size有效數(shù)據(jù)前

void SeqListPopFront(SeqList* ps1)
{
	assert(ps1);
	SeqListErase(ps1, 0);
}

查找數(shù)據(jù)x

int SeqListFind(SeqList* ps1, SLDateType x)
{
	assert(ps1);
	for (int i = 0; i < ps1->size; ++i)
	{
		if (ps1->a[i] == x)
		{
			return i;//返回下標
		}
	}
	return -1;//沒找到
}

順序表的缺點

1. 中間/頭部的插入刪除，時間復雜度為O(N)
2. 增容需要申請新空間，拷貝數(shù)據(jù)，釋放舊空間。會有不小的消耗。
3. 增容一般是呈2倍的增長，勢必會有一定的空間浪費。例如當前容量為100，滿了以后增容到200，我們再繼續(xù)插入了5個數(shù)據(jù)，后面沒有數(shù)據(jù)插入了，那么就浪費了95個數(shù)據(jù)空間

由此，前輩們總結出了鏈表