顺序表的构造及功能

编程语言 2023-04-08 16:18:01 阅读次数: 0

定义

顺序表是一种随机存储都结构，其特点是表中的元素的逻辑顺序与物理顺序相同。

假设线性表L存储起始位置为L(A)，sizeof(ElemType)是每个数据元素所占的存储空间的大小，则线性表L所对应的顺序存储如下图。

顺序表的优缺点
优点：
随机存储表中的任意元素，其存储位置可以用一个简单、直观的公式来表示。
存储密度高，每个结点只存储数据元素。

缺点：
在做插入或删除元素时，需要移动大量元素。
操作相对复杂，必然导致空间的浪费。

静态顺序表的构建

在静态分配时，由于数组的大小和空间事先已经固定好，一旦空间占满，再加入新的数据就会产生溢出，进而导致进程崩溃。

#define MaxSize 100           //顺序表可能达到的最大长度
typedef int ElemType;
typedef struct{
    ElemType data[MaxSize];  //顺序表的元素
    int length;              //当前的长度
}List;                       //顺序表的类型定义

注意：线性表中元素的位置是从1开始的，而数组中的元素的下标是从0开始的。

动态顺表的构建

#define MaxSize 100  //顺序表可能达到的最大长度
typedef int ElemType;
typedef struct{
    ElemType* data;  //存储空间的基址
    int length;      //当前的长度
}List;               //顺序表的结构类型为List

C的初始动态分配语句

list.data = (ElemType*)malloc(sizeof(ElemType)*MaxSize);  //动态开辟空间 （c语言）

C++的初始动态分配语句

list.data = new ElemType[MaxSize];  //动态开辟空间 (c++)

注意：动态分配并不是链式存储，它同样属于顺序存储结构，，物理结构没有变化，依然是随机存储方式，只是分配的空间大小可以在运行时动态决定。

动态顺序表的常见操作

插入

插入新元素的图解

void Insert(List *list, int index, int value){  //插入(在第index位置插入value)
    if (index < 1 || index > list->length + 1){  //判断范围是否有效
        printf("插入失败（位置输入错误）！\n");
        return;
    }
    if (list->length >= MaxSize){   //空间已满，无法插入
        printf("插入失败（顺序表已满）！\n");
        return;
    }
    for (int i = list->length; i >= index; i--){  //将第index个元素及之后的元素后移
        list->data[i] = list->data[i - 1];
    }
    list->data[index - 1] = value;  //将位置index放入value
    list->length++;  //线性表长度加一
    printf("插入成功！\n");
    return;
}
线性表插入算法的平均时间复杂度为O(N)。

取值

根据下标来查找元素

void GetElem(List list, int index){  //取值(用下标找元素)
    if (index >= 0 && index < list.length){
        printf("要查找的第%d个元素是：%d\n", index, list.data[index - 1]);
    }
    else{
        printf("输入的值有误！！\n");
    }
}

查找

根据所给的元素来遍历顺序表来寻找

void LocateElem(List list, int value){ //查找(用值找下标)
    for (int i = 0; i < list.length; i++){
        if (value == list.data[i]){
            printf("%d是本表中的第%d元素\n", value, i + 1);
            return;
        }
    }
    printf("找不到该元素\n");
    return;
}
线性表按值查找算法的平均时间复杂度为O(N)。

删除

删除元素的图解

void Delete(List *list, int index){ //删除(删除指定的第几个元素)
    if (index < 1 || index > list->length) {  //判断index的范围是否有效
        printf("删除失败（输入的数值有误）！\n");
        return;
    }
    for (int i = index - 1; i < list->length - 1; i++){  //将第index个位置后的元素前移
        list->data[i] = list->data[i + 1];
    }
    list->length--;  //线性表长度减一
    printf("删除成功！\n");
    return;
}
线性表删除算法的平均时间复杂度为O(N)。

销毁

void Clear(List *list){  //销毁
    list->length = 0;   //将顺序表的长度设为0
    free(list->data);   //释放malloc申请的空间
    printf("顺序表已销毁！\n");
}

划分

已第一个元素为界，比它小的元素放在它的前面，比它大的元素放在它的后面

void ListSort(List *list){  //划分(已第一个元素为界，前面比它小，后面比它大)
    int i = 0, j = 0;
    int temp, k;
    temp = list->data[0];
    for (i = 1; i < list->length; i++){
        if (temp > list->data[i]){
            k = list->data[i];
            for (j = i; j > 0; j--){
                list->data[j] = list->data[j - 1];
            }
            list->data[0] = k;
        }
    }
    printf("划分成功！\n");
    return;
}

单值化

单值化类似与去掉顺序表中重复的元素

void DeleteSame(List *list){  //单值化(去掉重复的元素)
    int i = 0;
    while (i < list->length){
        for (int j = i + 1; j <= list->length; j++)
        while (list->data[i] == list->data[j]){
            for (int k = j; k <= list->length; k++)
                list->data[k] = list->data[k + 1];
            list->length--;
        }
        i++;
    }
    printf("单值化完成！\n");
    return;
}

源码

SeqList.h 
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <malloc.h>

#define MaxSize 100
typedef int ElemType;
typedef struct{
    ElemType* data;  //动态顺序表
    int length;
}List;

void menu();
void PutList(List list);
void GetElem(List list, int index);
void LocateElem(List list, int value);
void Insert(List *list, int index, int value);
void Delete(List *list, int index);
void DeleteSame(List *list);
void ListSort(List *list);
void Clear(List *list);

SeqList.c 
#include "SeqList.h"

void PutList(List list){  //输出(遍历线性表)
    for (int i = 0; i < list.length; i++){
        printf("%d ", list.data[i]);
    }
    printf("\n");
}

void GetElem(List list, int index){  //取值(用下标找元素)
    if (index >= 0 && index < list.length){
        printf("要查找的第%d个元素是：%d\n", index, list.data[index - 1]);
    }
    else{
        printf("输入的值有误！！\n");
    }
}

void LocateElem(List list, int value){ //查找(用值找下标)
    for (int i = 0; i < list.length; i++){
        if (value == list.data[i]){
            printf("%d是本表中的第%d元素\n", value, i + 1);
            return;
        }
    }
    printf("找不到该元素\n");
    return;
}

void Insert(List *list, int index, int value){  //插入(在第index位置插入value)
    if (index < 1 || index > list->length + 1){
        printf("插入失败（位置输入错误）！\n");
        return;
    }
    if (list->length >= MaxSize){
        printf("插入失败（顺序表已满）！\n");
        return;
    }
    for (int i = list->length; i >= index; i--){
        list->data[i] = list->data[i - 1];
    }
    list->data[index - 1] = value;
    list->length++;
    printf("插入成功！\n");
    return;
}

void Delete(List *list, int index){ //删除(删除指定的第几个元素)
    if (index < 1 || index > list->length) {
        printf("删除失败（输入的数值有误）！\n");
        return;
    }
    for (int i = index - 1; i < list->length - 1; i++){
        list->data[i] = list->data[i + 1];
    }
    list->length--;
    printf("删除成功！\n");
    return;
}

void DeleteSame(List *list){  //单值化(去掉重复的元素)
    int i = 0;
    while (i < list->length){
        for (int j = i + 1; j <= list->length; j++)
        while (list->data[i] == list->data[j]){
            for (int k = j; k <= list->length; k++)
                list->data[k] = list->data[k + 1];
            list->length--;
        }
        i++;
    }
    printf("单值化完成！\n");
    return;
}

void ListSort(List *list){  //划分(已第一个元素为界，前面比它小，后面比它大)
    int i = 0, j = 0;
    int temp, k;
    temp = list->data[0];
    for (i = 1; i < list->length; i++){
        if (temp > list->data[i]){
            k = list->data[i];
            for (j = i; j > 0; j--){
                list->data[j] = list->data[j - 1];
            }
            list->data[0] = k;
        }
    }
    printf("划分成功！\n");
    return;

}

void Clear(List *list){  //销毁
    list->length = 0;
    free(list->data);
    printf("顺序表已销毁！\n");
}

void menu(){  //菜单
    printf("顺序表操作：< P-输出  G-取值  L-查找  I-插入  D-删除  S-单值化  F-划分  X-销毁  Q-退出 >\n");
}

Test.c 
#include "SeqList.h"

int main(){
    List list;
    list.data = (ElemType*)malloc(sizeof(ElemType)*MaxSize);  //动态开辟空间 （c语言）
    //list.data = new ElemType[MaxSize];  //动态开辟空间 (c++)

    printf("线性表中元素的个数：");
    int n = 0;
    scanf("%d", &n);
    list.length = n;
    printf("请输入元素：");
    for (int i = 0; i < n; i++){
        int t = 0;

        //cin >> list.data[i]; //c++输入
        scanf("%d", &t);
        list.data[i] = t;
    } 

    while (1){
        menu();
        char key;
        //cin >> key; //c++输入
        int t = 0;
        getchar();  //释放scanf读取的\n
        scanf("%c", &key);

        switch (key){
        case 'P':
            PutList(list); //输出
            break;

        case 'G':
            printf("要查找第几个元素：");
            scanf("%d", &t);
            GetElem(list,t);  //取值
            break;

        case 'L':
            printf("要查找元素的值为：");
            scanf("%d", &t);
            LocateElem(list,t); //查找
            break;

        case 'I':
            printf("输入要插入的位置和数值：");
            int index, value;
            scanf("%d %d", &index,&value);
            Insert(&list, index, value);  //插入
            break;

        case 'D':
            printf("输入要删除第几个元素：");
            scanf("%d", &t);
            Delete(&list, t);  //删除
            break;

        case 'S':
            DeleteSame(&list); //单值化
            break;

        case 'F':
            ListSort(&list);  //划分
            break;

        case 'X':
            Clear(&list);  //销毁
            break;

        case 'Q':
            exit(0);  //退出
            break;
        }
    }
    system("pause");
}

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