阅读:0       作者:严长生

顺序表的基本操作及C语言完整实现

顺序表进行操作,大致可分为以下几类:
  1. 表的创建;
  2. 表中新增(添加)数据元素;
  3. 表中删除数据元素;
  4. 表中查找指定数据元素;
  5. 表中更改某数据元素;

以上操作各自的原理及实现如下所示。

顺序表的创建

顺序表的建立,也就是顺序表进行初始化,在预先申请内存空间的同时,给变量 size 和 length 赋初值:

table initTable(){
    table t;
    t.head=(int*)malloc(Size*sizeof(int));//构造一个空的顺序表,动态申请存储空间
    if (!t.head) //如果申请失败,作出提示并直接退出程序
    {
        printf("初始化失败");
        exit(0);
    }
    t.length=0;//空表的长度初始化为0
    t.size=Size;//空表的初始存储空间为Size
    return t;
}

顺序表查找元素

在数组中查找某个数据元素时,可以采取多种查找算法,例如二分查找、插值查找、斐波那契查找算法等。

具体的查找算法以及各自的时间复杂度后续章节会介绍。

根据顺序表中存储的数据的特点,选择合适的算法。这里,采用顺序查找算法(普通的遍历算法)。

实现代码:

//查找函数,其中,elem表示要查找的数据元素的值
int selectTable(table t,int elem){
    for (int i=0; i<t.length; i++) {
        if (t.head[i]==elem) {
            return i+1;
        }
    }
    return -1;//如果查找失败,返回-1
}

顺序表中更改元素

顺序表中更改数据元素,最简单直接的方式就是:调用查找算法找到该数据元素的位置,直接在该位置上更改。

实现代码:
//更改函数,其中,elem为要更改的元素,newElem为新的数据元素
table amendTable(table t,int elem,int newElem){
    int add=selectTable(t, elem);
    t.head[add-1]=newElem;//由于返回的是元素在顺序表中的位置,所以-1就是该元素在数组中的下标
    return t;
}

顺序表插入元素

插入数据元素,无非三种情况:
  1. 在表头插入
  2. 在表的中间某个位置插入
  3. 直接尾随顺序表,作为表的最后一个元素

无论在顺序表的什么位置插入数据元素,解决办法都是:找到要插入的位置,将后续数据元素整体向后移动一个位置,最后直接在腾出来的位置上插入数据元素。

实现代码:
//插入函数,其中,elem为插入的元素,add为插入到顺序表的位置
table addTable(table t,int elem,int add)
{
    //判断插入本身是否存在问题(如果插入元素位置比整张表的长度+1还大(如果相等,是尾随的情况),
    //或者插入的位置本身不存在,程序作为提示并自动退出)
    if (add>t.length+1||add<1) {
        printf("插入位置有问题");
        return t;
    }
    //做插入操作时,首先需要看顺序表是否有多余的存储空间提供给插入的元素,如果没有,需要申请
    if (t.length==t.size) {
        t.head=(int *)realloc(t.head, (t.size+1)*sizeof(int));
        if (!t.head) {
            printf("存储分配失败");
            return t;
        }
        t.size+=1;
    }  
    //插入操作,需要将从插入位置开始的后续元素,逐个后移
    for (int i=t.length-1; i>=add-1; i--) {
        t.head[i+1]=t.head[i];
    }
    //后移完成后,直接将所需插入元素,添加到顺序表的相应位置
    t.head[add-1]=elem;
    //由于添加了元素,所以长度+1
    t.length++;
    return t;
}

注意:在此程序中,当数组存储空间不足时,使用realloc函数每次额外多申请 1 个int型的存储空间,这么做还不是最优。最好的办法就是每次发现空间不够时,多申请几个内存空间,这么做的好处是:在后续做插入操作过程中不需要每次都运行realloc函数,提高了程序的运行效率。

顺序表删除元素

在数组中删除元素时,只需将该元素所在位置后的所有数据元素整体前移 1 个位置即可。
前移的过程中被删除元素被后一个元素覆盖掉,间接实现了删除操作。
实现代码:
table delTable(table t,int add){
    if (add>t.length || add<1) {
        printf("被删除元素的位置有误");
        exit(0);
    }
    //删除操作
    for (int i=add; i<t.length; i++) {
        t.head[i-1]=t.head[i];
    }
    t.length--;
    return t;
}

完整的程序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define Size 4
typedef struct Table{
    int * head;
    int length;
    int size;
}table;

table initTable(){
    table t;
    t.head=(int*)malloc(Size*sizeof(int));
    if (!t.head)
    {
        printf("初始化失败");
        exit(0);
    }
    t.length=0;
    t.size=Size;
    return t;
}

table addTable(table t,int elem,int add)
{
    if (add>t.length+1||add<1) {
        printf("插入位置有问题");
        return t;
    }
    if (t.length>=t.size) {
        t.head=(int *)realloc(t.head, (t.size+1)*sizeof(int));
        if (!t.head) {
            printf("存储分配失败");
        }
        t.size+=1;
    }
    for (int i=t.length-1; i>=add-1; i--) {
        t.head[i+1]=t.head[i];
    }
    t.head[add-1]=elem;
    t.length++;
    return t;
}
table delTable(table t,int add){
    if (add>t.length || add<1) {
        printf("被删除元素的位置有误");
        exit(0);
    }
    for (int i=add; i<t.length; i++) {
        t.head[i-1]=t.head[i];
    }
    t.length--;
    return t;
}
int selectTable(table t,int elem){
    for (int i=0; i<t.length; i++) {
        if (t.head[i]==elem) {
            return i+1;
        }
    }
    return -1;
}
table amendTable(table t,int elem,int newElem){
    int add=selectTable(t, elem);
    t.head[add-1]=newElem;
    return t;
}
void displayTable(table t){
    for (int i=0;i<t.length;i++) {
        printf("%d",t.head[i]);
    }
    printf("\n");
}
int main(){
    table t1=initTable();
    for (int i=1; i<=Size; i++) {
        t1.head[i-1]=i;
        t1.length++;
    }
    printf("原顺序表:\n");
    displayTable(t1);
   
    printf("删除元素1:\n");
    t1=delTable(t1, 1);
    displayTable(t1);
   
    printf("在第2的位置插入元素5:\n");
    t1=addTable(t1, 5, 2);
    displayTable(t1);
   
    printf("查找元素3的位置:\n");
    int add=selectTable(t1, 3);
    printf("%d\n",add);
   
    printf("将元素3改为6:\n");
    t1=amendTable(t1, 3, 6);
    displayTable(t1);
    return 0;
}
输出结果:
原顺序表:
1234
删除元素1:
234
在第2的位置插入元素5:
2534
查找元素3的位置:
3
将元素3改为6:
2564