数据结构之顺序表：一款优秀的顺序存储结构

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前言：

到目前为止C语言所有知识点我们已经学习完了，有一些不常用的知识点这里就不再继续拓展，从这篇博客开始，我们正式走入一个新的专栏：《数据结构与算法》，本篇我们就来了解一下:顺序表（本顺序表基于C语言）

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正文：

1. 什么是顺序表？

在数据结构中，顺序表是一种线性表的存储结构，它通过连续的存储空间来存储元素，使得表中的元素在逻辑上的相邻关系在物理存储位置上也相邻。

• 核心特点：

1. 物理存储连续所有元素依次存放在一片连续的内存空间中，例如数组就是典型的顺序表实现。
2. 元素按索引访问由于存储连续，可通过首地址 + 索引偏移量直接计算任意元素的地址，因此支持随机访问（时间复杂度为 O (1)）。
3. 容量固定或动态扩容
   静态顺序表：初始化时确定容量，后续不可更改（易溢出）。
   动态顺序表：容量可随元素数量增长自动扩容（如复制旧数据到新的更大空间）。

2. 顺序表分类

2.1 静态顺序表

定义：

#define num 100  //num是改变数组大小的，但只能使用前改变
struct StaticSeqList
{int arr[num];//这里是一个定长数组int size;//size用来记录已有的元素个数
};

总的来说静态顺序表其实和一般数组是很类似的

2.2 动态顺序表

定义：

struct seqlist
{sltype* arr;//这是一个指针，可以开辟空间int size;//记录已有元素个数int capacity;//用来记录开辟空间长度
};

与静态顺序表不同，动态顺序表实际上和柔性数组一样，可控制数组大小

3. 动态顺序表的实现

下面带大家写一下这个顺序表：
其中主要是包含函数源文件的写法

3.1 头文件

想要实现一个顺序表首先肯定得先定义他，这里我们在添加我们需要的头文件以后定义一个动态顺序表

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>typedef int sltype;//为数组元素类型进行重定义，方便以后修改
typedef struct seqlist
{sltype* arr;//这是一个指针，可以开辟空间int size;//记录已有元素个数int capacity;//用来记录开辟空间长度
}sl;//用sl这个名字对动态顺序表进行重定义

以下是我们需要进行的函数的声明，为了方便我们一般把他们放到头文件中

//检查空间
void SLcheckcapacity(sl* ps);
//顺序表的初始化
void SLinit(sl* ps);
//顺序表的销毁
void SLdestory(sl* ps);
//顺序表的尾插
void SLappend(sl* ps, sltype x);
//顺序表的打印
void printsl(sl* ps);
//顺序表的头插
void SLprepend(sl* ps, sltype x);

3.2 源文件（函数）

下面就是我们的函数定义了，这里以注释和插叙的方式给大家解释

#include"Seqlist.h"//将头文件放入源文件中

• 初始化

这里是对动态顺序表的初始化，在主函数中我们首先创建一个类型为sl的叫sl1的动态顺序表，然后对它进行初始化

	//初始化试验sl sl1;SLinit(&sl1);

//顺序表初始化
void SLinit(sl* ps)
{ps->arr = NULL;ps->size = 0;ps->capacity = 0;
}

有没有人想过这里传参为什么传地址而不是传值？

1. 实际上传值的话他会在函数内部创建一份形参（动态顺序表的拷贝）而无法实际修改真实的动态顺序表，而且创建这些形参时也会产生额外的内存占用
2. 动态顺序表内部的成员实际上都是依靠指针来访问的，直接传地址来修改更合理

• 销毁

这里我们先不对顺序表进行任何操作，我们先来试着销毁刚才已经初始化的顺序表

//顺序表的销毁
void SLdestory(sl* ps)
{assert(ps != NULL);//注意这里需要检查顺序表指针是否为空，使用assert宏来控制它free(ps->arr);//在使用中我们会申请动态内存这个时候就需要释放内存ps->arr = NULL;//释放内存以后将顺序表内的舒徐全部置空或者置零方式内存泄漏ps->size = ps->capacity = 0;
}

• 插入操作_尾插

//顺序表的尾插
void SLappend(sl* ps ,sltype x)//这里定义时将地址传来，再将要插入的数据传入函数
{assert(ps != NULL);//插入之前，检查空间是否足够SLcheckcapacity(ps);//检查空间我们紧跟尾插讲解ps->arr[ps->size] = x;//确保没有问题以后将最后一个空间放上我们要插入的数据ps->size++;//不要忘记同步实际使用空间
}

• 检查空间

检查空间大小时候我们考虑两种情况：①.还没有开辟空间；②已经开辟空间，但空间不够了需要扩容

//检查空间
void SLcheckcapacity(sl* ps)
{assert(ps != NULL);if (ps->capacity =＝ ps->size)//实际使用的空间马上要超过总空间了，这个时候扩容{sltype newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;//定义一个新的实际空间准备使用//这里用条件操作符如果为开辟空间就赋值为4，如果已有空间就翻倍sltype* tmp = realloc(ps->arr, newcapacity * sizeof(sltype));//防止是空指针，我们先将开辟的新地址给一个临时变量if (tmp == NULL)//判断是否为空指针{//如果是的话则报错perror("realloc fail");exit(1);}ps->arr = tmp;//检查完以后给原来的空间真正扩容ps->capacity = newcapacity;//不要忘记同步实际空间数}
}

• 顺序表打印

//打印顺序表
void printsl(sl* ps)
{assert(ps != NULL);//每个函数使用前为防止传入空指针都要检查是否为空sltype i = 0;for (i = 0;i < ps->size ;i++){printf("%d ", ps->arr[i]);//用循环的方式将顺序表内容打印出来}printf("\n");//增加换行符保证结构清楚
}

• 头插

//顺序表的头插
void SLprepend(sl* ps, sltype x)
{assert(ps != NULL);//先判断空间SLcheckcapacity(ps);//已有元素向后移动int i = 0;for (i = ps->size;i > 0 ; i--)//注意，为防止数据覆盖，这里是后面的元素先移动{ps->arr[i] = ps->arr[i-1];//最后一次移动是[0]的元素移动到[1]}ps->arr[0] = x;//将元素放入首个位置ps->size++;//size增加1
}

• 头删

实际上头删和尾插是很类似的，都需要移动元素，保证顺序表的线性结构

//顺序表的头删
void delete_head(sl* ps) //删除只需要传入指针地址就好了
{assert(ps != NULL);assert(ps->size);//在保证数据表不为0时候才能删除int i = 1;for (i = 1;i <= ps->size ; i++)//注意这里i一开始需要是1，因为第一个位置是0//头删在移动数据的过程中不用担心数据覆盖所以可以直接移动{ps->arr[i - 1] = ps->arr[i];//最后只需要移动size次就好了}ps->size--;//删除以后size--
}

• 尾删

//顺序表的尾删
void delete_tail(sl* ps)
{assert(ps);//这是一种上方的简便写法assert(ps->size);//在保证数据表不为0时候才能删除ps->size--;
}

3.3 源文件（测试）

#include"Seqlist.h"int main()
{//初始化试验sl sl1;SLinit(&sl1);//尾插试验SLappend(&sl1,5);printsl(&sl1);//头插试验SLprepend(&sl1, 4);printsl(&sl1);SLprepend(&sl1, 3);printsl(&sl1);SLprepend(&sl1, 2);printsl(&sl1);SLprepend(&sl1, 1);printsl(&sl1);//头删试验delete_head(&sl1);printsl(&sl1);//尾删试验delete_tail(&sl1);printsl(&sl1);//尾插试验SLappend(&sl1, 0);printsl(&sl1);//销毁试验SLdestory(&sl1);return 0;
}

下面是测试结果：

• 以上就是顺序表的全部实现方法了
  完整代码放在gitee仓库，有需要请自行查看

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• 本节完…