数据结构——顺序表【C】

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顺序表

1. 顺序表的概念以及结构
- 1.1概念
- 1.2静态顺序表和动态顺序表
- 2. 顺序表接口模拟实现
- 接口总览
- - 2.1 初始化数据和销毁容器
  - 2.2 顺序表的尾插和尾删
  - - 2.3 头插和头删
    - 2.4 任意位置插入和删除数据
    - 2.5 查找数据
    - 3. 顺序表的问题：
      1. 顺序表的概念以及结构
      
      1.1概念
      
      顺序表就是用一段物理地址连续空间储存元素的线性结构，在正常情况下采用数组存储，在数组上完成增删查改等操作。
      
      1.2静态顺序表和动态顺序表
      1. 静态顺序表：使用长数组存储数据（数组的长度是固定的）
      2. 动态顺序表：动态开辟数组存储（根据需求来设定数组长度）
      2. 顺序表接口模拟实现
      
      接口总览
```
typedef int SLDatatype;
typedef struct SeqList
{
	SLDatatype* a; //指向动态开辟的数组
	int size;//数组中有效数据的个数
	int capacity;//容器空间大小
}SL;
void SLInit(SL* psl); //顺序表初始化
void SLDestory(SL* psl);//顺序表的销毁
void SLPrint(SL* psl);//打印顺序表中的元素
void SLPushBack(SL* psl, SLDatatype num);//尾插
void SLPushFront(SL* psl, SLDatatype num);//头插
void SLPopBack(SL* psl);//尾删
void SLPopFront(SL* psl);//头删
void SLInsert(SL* psl, int pos, SLDatatype num);//从任意位置插入数据
int SLFind(SL* psl, SLDatatype num);//查找顺序表中的元素
void SLErase(SL* psl, int pos);//删除任意位置的元素
```
      2.1 初始化数据和销毁容器
      
      初始化数据:
      设置指向数组的指针为空，有效数据个数和容器空间大小设置为0。
```
void SLInit(SL* psl)
{
	assert(psl);
	psl->a = NULL;
	psl->size = psl->capacity = 0;
}
```
      销毁容器：
      所释放动态开辟数组的空间，并设置指向的指针为空指针，有效数据个数和容器空间大小设置为0。
```
void SLDestory(SL* psl)
{
	assert(psl); //判断psl是否为空
	free(psl->a);
	psl->a = NULL;
	psl->size = psl->capacity = 0;
}
```
      2.2 顺序表的尾插和尾删
      
      在尾插只前我们还要考虑容器是否有足够的空间，若是足够直接插入数据，若是不够则需要动态开辟数组。
      注意我们这里默认开辟两倍的空间，在实际中要需要根据需求来开辟容器空间。
```
void SLCheckCapacity(SL* psl)
{
	assert(psl);
	if (psl->size == psl->capacity)//若是容器中的有效元素等于容器间就要扩容
	{
		int newcapacity = psl->capacity == 0 ? 4 : 2 * psl->capacity;
		SLDatatype* tmp = (SLDatatype*)realloc(psl->a, sizeof(SLDatatype) * newcapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc");
			return;
		}
		psl->a = tmp;
		psl->capacity = newcapacity;
	}
}
```
      尾插：
      首先我们要判断容器空间大小，不足则扩容，足够则插入数据。尾插十分容易直接在数组末尾插入数据即可，有效数据加一。
```
void SLPushBack(SL* psl, SLDatatype num)
{
	assert(psl);
	SLCheckCapacity(psl);
	psl->a[psl->size++] = num;
}
```
      尾删：
      同样的尾删也很容易，只需要将有效数据size-1即可。
```
void SLPopBack(SL* psl)
{
	assert(psl);
	assert(psl->size > 0);
	psl->size--;
}
```
      2.3 头插和头删
      
      头插：
      首先还是容器大小的老问题，不足则扩容，足够则插入数据。头插与尾插不同的是，需要挪动数据将数组中的每一个元素向后移动一位，然后我们在空出的头位置插入数据。
```
void SLPushFront(SL* psl, SLDatatype num)
{
	assert(psl);
	 
	SLCheckCapacity(psl);
	int end = psl->size - 1;
	while (end >= 0)
	{
		psl->a[end + 1] = psl->a[end];
		end--;
	}
	psl->a[0] = num;
	psl->size++;
}
```
      头删：
      头删也是同样的，让开始位置的后一个数据向前覆盖，将有效数据size-1即可。
```
void SLPopFront(SL* psl)
{
	assert(psl);
	int begin = 1;
	while (begin size)
	{
		psl->a[begin - 1] = psl->a[begin];
		begin++;
	}
	psl->size--;
}
```
      2.4 任意位置插入和删除数据
      
      任意位置插入数据：
      这里任意位置的数据就是容器中任意元素下标位置，同样的插入数据还使用挪动数据，将末尾到pos位置的数据向后挪动一位，在空出的pos位置插入数据。
```
void SLInsert(SL* psl,int pos, SLDatatype num)
{
	assert(psl);
	SLCheckCapacity(psl);
	int end = psl->size;
	while (end >= pos)
	{
		psl->a[end] = psl->a[end - 1];
		end--;
	}
	psl->a[pos] = num;
	psl->size++; 
}
```
      任意位置删除数据：
      删除pos位置的数据，还是一样挪动覆盖。
```
void SLErase(SL* psl,int pos)
{
	assert(psl);
	int end = pos;
	while (end size - 1)
	{
		psl->a[end] = psl->a[end + 1];
		end++;
	}
	psl->size--;
}
```
      2.5 查找数据
      
      通过遍历容器中的元素，若是查到则返回元素下标，若是没有找到则返回-1。
```
int SLFind(SL* psl,SLDatatype num)
{
	assert(psl);
	
	for (int i = 0; i size; i++)
	{
		if (psl->a[i] == num)
		{
			return i;
		}
	}
	return -1;
}
```
      3. 顺序表的问题：
      1. 尾部插入的效率还行，头部或者中间插入删除（时间复杂度尾O(N)）、需要挪动数据、效率低下。
      2. 满了以后只能扩容。扩容式有一定的消耗的，扩容一般是存在一定的空间浪费。
        （假设空间是100满了，扩容到200，但是只需要插入120个数据，因此有80个空间就浪费掉了，一次扩的越多，可能浪费的越多，一次扩少了，那么有可能就会频繁的扩容）