【C语言数据结构(基础篇)】第二站:顺序表(中)

简介: 【C语言数据结构(基础篇)】第二站:顺序表

三、顺序表的实现(升级为动态顺序表)

想要实现一个动态的顺序表,那么我们得先将我们的思路给理清晰,然后在我们的静态顺序表上进行修改

1.动态顺序表的定义

静态的顺序表是通过一个宏来进行确定一个数组的,既然是动态,那么我们就不能用宏了,我们可以使用一个指针,当然使用指针以后,我们就没法确定总容量了,所以我们还需要一个参数capacitiy称为容量

所以新的动态顺序表的定义就如下所示

代码如下

typedef int SQDateType;
typedef struct SeqList
{
  SQDateType* a; //指向动态开辟的数组
  int size;    //当前的有效数据个数
  int capacity;  //容量空间的大小
}SL;

2.动态顺序表的初始化

定义修改完后,我们就修改一下顺序表的初始化

因为a已经是一个指针了,所以说我们直接让a指向一个空指针就可以了。然后就让其他两个都变成0就行了。当然我们也可以一开始给他一块空间,当然这都无所谓了,因为我们可以在后面插入顺序表的时候就判断一下容量是否还有,如果没有容量,在那个时候在进行扩容即可

代码如下

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

3.动态顺序表的尾插

我们已经初始化好了,那么现在我们就来修改一下尾插

在静态顺序表的时候,如果满了,就拦截,但是在动态版的,我们就可以进行扩容了

下面是判断是否满了

满了就得扩容,那么如何扩容呢?我们使用realloc函数,我们去查看他的信息

当然如果我们看不懂也没有关系,打开有道字典,选择计算机,复制粘贴翻译即可

他的意思就是,重新分配一个内存,因为我们的内存都是一块一块的断开的片段,所以我们就先看一看在他原来的地址上够不够我们之前的内存,如果够的化,那么就在原来的地址上原地扩容,如果不够,找一块连续的空间,将原来的数据都移动到这个新的空间上,最后将这个新的空间的地址返回,这里返回的void类型,所以需要进行强制类型转换。当然也有可能因为内存不够了,导致扩容失败。此时返回的就是NULL空指针

所以由上面的分析可以得到如下所示的代码,先对其进行扩容,然后如果内存不够扩容失败,则直接退出,如果扩容成功,则将这个地址给a这个指针,并让总容量扩大二倍,注意,我们一般习惯上扩大二倍的容量

接下来我们就是扩容成功了,然后我们需要将这个数据给放进去,然后size++

写到这一块,细心的人已经发现这里有一个bug了。当然没发现也没要紧。我们可以测试一下

为了方便测试,我们在这里先写出打印数据的接口,这个很简单,我们就直接写出来吧

 我们运行一下吧,我们发现程序挂了

这可不行,我们得调试一下,来看一看究竟是哪里错了,一开始的初始化是没有任何问题的

但是当我们下一步的时候,我们发现capacity的值居然是0。这说明这个函数内部出现问题了,于是我们知道了问题,就要进入这个函数里面去寻找问题

在这一步的时候,我们发现了问题,因为我们一开始capacity是0,零乘以任何数都为0,所以程序肯定会出错

所以为了避免这个错误,我们可以在定义一个变量,就可以完美的解决了

此时我们的运行结果为,这样结果就跟我们预期一样了

至此,我们的尾插就实现了

代码如下

//顺序表尾插
void SeqListPushBack(SL* ps, SQDateType x)
{
  //判断是否满了,如果满了,就得扩容了
  if (ps->size == ps->capacity)
  {
    int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
    SQDateType* tmp = (SQDateType*)realloc(ps->a, newcapacity * sizeof(SQDateType));
    if (tmp == NULL)
    {
      printf("realloc fail\n");
      exit(-1);
    }
    else
    {
      ps->a = tmp;
      ps->capacity = newcapacity;
    }
  }
  ps->a[ps->size] = x;
  ps->size++;
}

当然我们也把打印函数也给出来

//打印数据
void SeqListPrint(SL* ps)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < ps->size; i++)
  {
    printf("%d ", ps->a[i]);
  }
    printf("\n");
}

4.顺序表的头插

我们实现了尾插,但是有时候也需要往头插入数据,这个该如何实现呢?

我们的想法是这样的,从后往前,一个数据一个数据往后挪动即可,玩玩不可从前往后挪,因为这样会出问题的

所以基本逻辑的实现如下所示

而对于这段代码,其实面临着和尾插一样的问题,就是空间不够了呢?所以我们需要增容,既然头插也要增容,尾插也要增容,那我们不妨将增容封装成一个函数吧,仅仅这两个函数使用,如下图所示

然后我们就可以先测试一下我们的代码

测试结果如下

我们将这段代码给出

//扩容函数
void SeqListCheckCapacity(SL* ps)
{
  //判断是否满了,如果满了,就得扩容了
  if (ps->size == ps->capacity)
  {
    int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
    SQDateType* tmp = (SQDateType*)realloc(ps->a, newcapacity * sizeof(SQDateType));
    if (tmp == NULL)
    {
      printf("realloc fail\n");
      exit(-1);
    }
    else
    {
      ps->a = tmp;
      ps->capacity = newcapacity;
    }
  }
}
//顺序表尾插
void SeqListPushBack(SL* ps, SQDateType x)
{
  SeqListCheckCapacity(ps);
  ps->a[ps->size] = x;
  ps->size++;
}
//顺序表的头插
void SeqListPushFront(SL* ps, SQDateType x)
{
  SeqListCheckCapacity(ps);
  int end = ps->size - 1;
  while (end >= 0)
  {
    ps->a[end + 1] = ps->a[end];
    end--;
  }
  ps->a[0] = x;
  ps->size++;
}

5.顺序表的尾删

尾部删除其实就比较简单了,只要size>0,他就可以进行删除,我们删除的思想是这样的,我们的数据都是依靠size进行管理的,所以我们只需要让size--就可以了,这样也就访问不到后面的数据了,当然我们判断size>0的时候可以使用一下暴力一点的方式。使用断言。

代码如下

//顺序表的尾删
void SeqListPopBack(SL* ps)
{
  assert(ps->size > 0);
  ps->size--;
}

测试数据如下

运行结果如下

6.顺序表的头删

我们已经实现了顺序表的尾删,那么头删呢?其实头删跟头插是非常类似的,下图是我们的流程,从左往右走,让后面的数据覆盖前面的数据即可

代码实现如下

//顺序表的头删
void SeqListPopFront(SL* ps)
{
  assert(ps->size > 0);
  int start = 1;
  while (start < ps->size)
  {
    ps->a[start - 1] = ps->a[start];
    start++;
  }
  ps->size--;
}

我们使用如下的测试用例

运行结果为

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