【手撕数据结构】(三)顺序表和链表

简介: 【手撕数据结构】(三)顺序表和链表


一、线性表

🎗️线性表是n个具有相同特性的数据元素的有限序列。线性表是一种在实际中广泛使用的数据结构,常见的线性表:顺序表、链表、栈、队列、字符串…

🎗️线性表在逻辑上是线性结构,也就说是一条连续的直线。但是在物理结构上并不一定是连续的,线性表在物理上存储时,通常以数组和链式结构的形式存储。

二、顺序表

1.概念及结构

顺序表是一段物理地址连续的存储单元依次存储数据元素的线性结构。一般情况下,采用数组存储。在数组上完成数据的增删查改。

顺序表的本质是一个数组;要求数据必须从前往后连续存储。

2.关于数组

(1)数组怎么管理?

指针指向数组开始的位置,就能找到后面的位置。

(2)数组的缺陷

数组删除数据时,不能把数据所在的这块空间释放掉,只能把这一片数组空间都释放掉。数组删除元素的方式是挪动覆盖。

(3)数组的优势

下标的随机访问(原因是数组的物理空间连续)

a[i]等价于*(a+i)

(4)怎样弥补数组的缺陷

用链表。链表是一块一块的小空间,不是一个完整的连续空间。

如果有一个指针指向链表的第一个位置,不能找到后面的位置。因为他们是一块一块独立的空间,是多次malloc出来的,它们之间在地址上是没有关联的。

要想找到下一个位置,就得在上一个位置处存一个指针,指针指向下一个地址。

(二分查找不能在链表中使用,能在数组中使用;

排序不能在链表中使用,能在数组中使用)

3.顺序表分类

🎗️静态顺序表

使用定长数组存储元素。

#define N 7
typedef int SLDataType;
typedef struct SeqList {
  SLDataType array[N];  //定长数组
  int size;     //有效数据的个数
}SeqList;

总结:

静态顺序表缺点:空间是固定的,给小了不够用,给多了浪费

🎗️动态顺序表

使用动态开辟的数组存储。

typedef int SLDataType;
typedef struct SeqList {
  SLDataType* array;  //指向动态开辟的数组
  int size;  //存储的有效数据个数(知道什么时候扩容)
  int capacity;  //容量空间的大小
};

4.接口实现

静态顺序表只适用于确定知道需要存多少数据的场景。静态顺序表的定长数组导致N定大了,空间开多了浪费,开少了不够用。所以现实中基本上都是使用动态顺序表,根据需要动态的分配空间大小,所以我们下面实现动态顺序表。

(1)思路

建立三个文件

SeqList.c写接口的实现

SeqList.h写接口的声明

test.c写调用测试接口

(2)SeqList.h文件代码

首先,在里面定义动态顺序表的结构体

功能1:顺序表初始化

🎗️注意:在形参部分不要写成下面这样:

如果写成这样,就会出现经典的传值传参问题。此时,传过去的是值,实参传给形参,是一种拷贝。把s传给形参sl,形参sl变量的改变不会影响实参s,因为他们是在两个栈帧里面。

所以不要传结构体的值,而要传结构体的地址。

功能2:销毁顺序表

功能3:尾插

功能4:头插

功能5:尾删

功能6:头删

功能7:打印

功能8:在pos位置处插入数据

功能9:在pos位置处删除数据

功能10:查找,找到返回下标,没有找到返回-1

功能11:修改pos位置处的值

完整代码展示
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
typedef int SLDataType;
typedef struct SeqList {
  SLDataType* a;
  int size;
  int capacity;
}SL;
void SLInit(SL* psl);//顺序表初始化
void SlDestroy(SL* psl);//销毁顺序表
void SLPushBack(SL* psl, SLDataType x);//尾插
void SLPushFront(SL* psl, SLDataType x);//头插
void SLPopBack(SL* psl);//尾删
void SLPopFront(SL* psl);//头删
void SLPrint(SL* psl);//打印
void SLInsert(SL* psl, int pos, SLDataType x); //在pos位置处插入数据
void SLErase(SL* psl, int pos);  //在pos位置处删除数据(也经常写作SLRemove)
int SLFind(SL* psl, SLDataType x);  //查找,找到返回下标,没有找到返回-1
void SLModify(SL* psl, int pos, SLDataType x); //修改pos下标位置的值

(3)SeqList.c文件代码

实现功能1:顺序表初始化

实现功能2:销毁顺序表

实现功能3:尾插

辅助功能:检查容量

实现功能4:头插

实现功能5:尾删

实现功能6:头删

实现功能7:打印

实现功能8:在pos位置处插入数据

复写功能:复用SLInsert重写头插、尾插

实现功能9:在pos位置处删除数据

复写功能:复用SLErase覆写头删、尾删
实现功能10:查找

实现功能11:修改pos位置处的值

完整代码
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "SeqList.h"
//顺序表初始化
void SLInit(SL* psl) {
  assert(psl);//断言,判断传进来的指针不是空指针,避免后续对空指针解引用出错
  psl->a = (SLDataType*)malloc(sizeof(SLDataType) * 4);//在初始化的时候,最好的写法是一开始就开辟一点空间,开四个(不长也不短,是一个合适的数字)
  if (psl->a == NULL) {                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   
    perror("malloc fail"); 
    return;
  }
  psl->size = 0;
  psl->capacity = 4;
}
//销毁顺序表---意思是把空间还给操作系统,像退房一样
void SLDestroy(SL* psl) {
  assert(psl);
  free(psl->a);
  psl->a = NULL;
  psl->size = 0;
  psl->capacity = 0;
}
//尾插
void SLPushBack(SL* psl, SLDataType x) {
  assert(psl);
  psl->a[psl->size] = x;
  psl->size++;
}
//检查容量
void SLCheckCapacity(SL* psl) {
  assert(psl);
  if (psl->size == psl->capacity) {
    SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(psl->a, sizeof(SLDataType) * psl->capacity * 2);
    if (tmp == NULL) {
      perror("realloc fail");
      return;
    }
    psl->a = tmp;
    psl->capacity *= 2;
  }
}
//打印
void SLPrint(SL* psl) {
  assert(psl);
  for (int i = 0; i < psl->size; i++) {
    printf("%d ", psl->a[i]);
  }
  printf("\n");
}
//头插
void SLPushFront(SL* psl, SLDataType x) {
  assert(psl);
  SLCheckCapacity(psl);
  //挪动数据
  int end = psl->size - 1;
  while (end >= 0) {
    psl->a[end + 1] = psl->a[end];
    --end;
  }
  psl->a[0] = x;
  psl->size++;
}
//由在pos位置插入数据的功能函数重写头插、尾插,复用SLInsert
//void SLPushFront(SL* psl, SLDataType x) {
//  SLInsert(psl, 0, x);
//}
//void SLPushBack(SL* psl, SLDataType x) {
//  SLInsert(psl, psl->size, x);
//}
//尾删
void SLPopBack(SL* psl) {
  assert(psl);
  /*
  顺序表为空时,就不要再删了
  温柔的检查
  if (psl->size == 0) {
    return 0;
  }
  暴力检查(推荐):断言,如果psl->size>0为真就通过了,如果为假就会报错
  assert(psl->size > 0);
  */
  //暴力检查(推荐)
  assert(psl->size > 0);
  //psl->a[psl->size-1]=0;
  //注意这样写不好,万一最后一个位置是0,这样做没意义,如果在数组中的元素类型是double,如今改为0不好,最好改为0.0
  //所以最好的做法是不管尾部数据是多少,只修改顺序表的长度size(有效数据个数)
  psl->size--;
}
//头删
void SLPopFront(SL* psl) {
  assert(psl);
  //暴力检查顺序表是不是为空
  assert(psl->size);
  //把下标start+1的元素挪给下标start处
  int start = 0; 
  while (start < psl->size - 1) {
    psl->a[start] = psl->a[start + 1];
    start++;
  }
  /*
  start为1时,将下标start的元素挪给下标start-1处
  int start = 1;
  while (start < psl->size) {
    psl->a[start - 1] = psl->a[start];
    start++;
  }
  */
  psl->size--;
}
//在pos位置处插入数据
void SLInsert(SL* psl,int pos, SLDataType x) {
  assert(psl);
  assert(0 <= pos && pos <= psl->size); //断言pos,不要让插入的位置下标越界
  SLCheckCapacity(psl);  //只要是插入数据,都要关注容量
  int end = psl->size - 1;
  while (end >= pos) {
    psl->a[end + 1] = psl->a[end];
    --end;
  }
  psl->a[pos] = x;
  psl->size++;
}
//在pos位置处删除数据
void SLErase(SL* psl, int pos){
  assert(psl);
  assert(0 <= pos && pos < psl->size); //注意这里的pos不能等于psl->size
  //assert(psl->size>0);  这句代码是用来断言有效数据个数为不为空,为空时不用删,但是这句代码加不加都行,因为上一句已经间接检查了
  int start = pos + 1;
  while (start < psl->size) {
    psl->a[start - 1] = psl->a[start];
    ++start;
  }
  psl->size--;
}
//复用SLErase覆写头删、尾删
//void SLPopFront(SL* psl) {
//  SLErase(psl, 0);
//}
//void SLPopBack(SL* psl) {
//  SLErase(psl, psl->size - 1);
//}
//查找
int SLFind(SL* psl, SLDataType x) {
  assert(psl);
  for (int i = 0; i < psl->size; i++) {
    if (psl->a[i] == x) {
      return i;
    }
  }
  return -1;
}
//修改
void SLModify(SL* psl, int pos,SLDataType x) {
  assert(psl);
  assert(0 <= pos && pos < psl->size);
  psl->a[pos] = x;
}

(4)test.c文件代码

测试1:尾插

测试2:头插

测试3:尾删

测试4:头删

测试5:pos位置处插入

测试6:pos位置处删除

测试7:查找

测试8:如果有人传进来空指针怎么办?

所以说怎么办?

在每个函数内部做一下断言,暴力检查一下。暴力检查的好处是不用调试,出错时会出现错误提示。如下图:

为什么不在main函数中做断言?

写的函数才是给我们用的,不要在调用函数时去检查(也就是说让调用的人去检查,如果他会检查,就不会传空进来了)


总结

顺序表的内容就到这里啦~欢迎大家关注后续内容

👻

相关文章
|
1月前
|
存储 算法 Perl
数据结构实验之链表
本实验旨在掌握线性表中元素的前驱、后续概念及链表的建立、插入、删除等算法,并分析时间复杂度,理解链表特点。实验内容包括循环链表应用(约瑟夫回环问题)、删除单链表中重复节点及双向循环链表的设计与实现。通过编程实践,加深对链表数据结构的理解和应用能力。
62 4
|
5天前
|
数据库
数据结构中二叉树,哈希表,顺序表,链表的比较补充
二叉搜索树,哈希表,顺序表,链表的特点的比较
数据结构中二叉树,哈希表,顺序表,链表的比较补充
|
1月前
|
存储 缓存 算法
在C语言中,数据结构是构建高效程序的基石。本文探讨了数组、链表、栈、队列、树和图等常见数据结构的特点、应用及实现方式
在C语言中,数据结构是构建高效程序的基石。本文探讨了数组、链表、栈、队列、树和图等常见数据结构的特点、应用及实现方式,强调了合理选择数据结构的重要性,并通过案例分析展示了其在实际项目中的应用,旨在帮助读者提升编程能力。
56 5
|
1月前
|
存储
顺序表和链表(2)
【10月更文挑战第23天】
顺序表和链表(2)
|
1月前
|
存储 C语言
【数据结构】手把手教你单链表(c语言)(附源码)
本文介绍了单链表的基本概念、结构定义及其实现方法。单链表是一种内存地址不连续但逻辑顺序连续的数据结构,每个节点包含数据域和指针域。文章详细讲解了单链表的常见操作,如头插、尾插、头删、尾删、查找、指定位置插入和删除等,并提供了完整的C语言代码示例。通过学习单链表,可以更好地理解数据结构的底层逻辑,提高编程能力。
108 4
|
1月前
|
存储 算法 数据管理
顺序表和链表(1)
【10月更文挑战第22天】
|
1月前
|
算法 安全 搜索推荐
2024重生之回溯数据结构与算法系列学习之单双链表精题详解(9)【无论是王道考研人还是IKUN都能包会的;不然别给我家鸽鸽丢脸好嘛?】
数据结构王道第2.3章之IKUN和I原达人之数据结构与算法系列学习x单双链表精题详解、数据结构、C++、排序算法、java、动态规划你个小黑子;这都学不会;能不能不要给我家鸽鸽丢脸啊~除了会黑我家鸽鸽还会干嘛?!!!
|
1月前
|
算法
数据结构之购物车系统(链表和栈)
本文介绍了基于链表和栈的购物车系统的设计与实现。该系统通过命令行界面提供商品管理、购物车查看、结算等功能,支持用户便捷地管理购物清单。核心代码定义了商品、购物车商品节点和购物车的数据结构,并实现了添加、删除商品、查看购物车内容及结算等操作。算法分析显示,系统在处理小规模购物车时表现良好,但在大规模购物车操作下可能存在性能瓶颈。
50 0
|
1月前
|
C语言
【数据结构】双向带头循环链表(c语言)(附源码)
本文介绍了双向带头循环链表的概念和实现。双向带头循环链表具有三个关键点:双向、带头和循环。与单链表相比,它的头插、尾插、头删、尾删等操作的时间复杂度均为O(1),提高了运行效率。文章详细讲解了链表的结构定义、方法声明和实现,包括创建新节点、初始化、打印、判断是否为空、插入和删除节点等操作。最后提供了完整的代码示例。
73 0
|
6月前
|
存储 SQL 算法
LeetCode力扣第114题:多种算法实现 将二叉树展开为链表
LeetCode力扣第114题:多种算法实现 将二叉树展开为链表

热门文章

最新文章