阅读:0       作者:解学武

顺序表的基本操作及C语言实现(详解版)

我们学习了顺序表及初始化的过程,本节学习有关顺序表的一些基本操作,以及如何使用 C 语言实现它们。

顺序表插入元素

向已有顺序表中插入数据元素,根据插入位置的不同,可分为以下 3 种情况:
  1. 插入到顺序表的表头;
  2. 在表的中间位置插入元素;
  3. 尾随顺序表中已有元素,作为顺序表中的最后一个元素;

虽然数据元素插入顺序表中的位置有所不同,但是都使用的是同一种方式去解决,即:通过遍历,找到数据元素要插入的位置,然后做如下两步工作:
  • 将要插入位置元素以及后续的元素整体向后移动一个位置;
  • 将元素放到腾出来的位置上;

例如,在 {1,2,3,4,5} 的第 3 个位置上插入元素 6,实现过程如下:
  • 遍历至顺序表存储第 3 个数据元素的位置,如 1 所示:

找到目标元素位置
图 1 找到目标元素位置
  • 将元素 3 以及后续元素 4 和 5 整体向后移动一个位置,如图 2 所示:

将插入位置腾出
图 2 将插入位置腾出
  • 将新元素 6 放入腾出的位置,如图 3 所示:

插入目标元素
图 3 插入目标元素

因此,顺序表插入数据元素的 C 语言实现代码如下:
//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)
{
    int i;
    //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 (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,动态数组额外申请更多物理空间使用的是 realloc 函数。并且,在实现后续元素整体后移的过程,目标位置其实是有数据的,还是 3,只是下一步新插入元素时会把旧元素直接覆盖。

顺序表删除元素

从顺序表中删除指定元素,实现起来非常简单,只需找到目标元素,并将其后续所有元素整体前移 1 个位置即可。

后续元素整体前移一个位置,会直接将目标元素删除,可间接实现删除元素的目的。

例如,从 {1,2,3,4,5} 中删除元素 3 的过程如图 4 所示:


图 4 顺序表删除元素的过程示意图

因此,顺序表删除元素的 C 语言实现代码为:
table delTable(table t, int add) {
    int i;
    if (add > t.length || add < 1) {
        printf("被删除元素的位置有误");
        exit(0);
    }
    //删除操作
    for (i = add; i < t.length; i++) {
        t.head[i - 1] = t.head[i];
    }
    t.length--;
    return t;
}

顺序表查找元素

顺序表中查找目标元素,可以使用多种查找算法实现,比如说二分查找算法、插值查找算法等。

这里,我们选择顺序查找算法,具体实现代码为:
//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) {
    int i;
    for (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
}

顺序表更改元素

顺序表更改元素的实现过程是:
  1. 找到目标元素;
  2. 直接修改该元素的值;

顺序表更改元素的 C 语言实现代码为:
//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;
}

以上是顺序表使用过程中最常用的基本操作,这里给出本节完整的实现代码:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define Size 5
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)
{
    int i;
    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 (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) {
    int i;
    if (add > t.length || add < 1) {
        printf("被删除元素的位置有误");
        exit(0);
    }
    for (i = add; i < t.length; i++) {
        t.head[i - 1] = t.head[i];
    }
    t.length--;
    return t;
}
int selectTable(table t, int elem) {
    int i;
    for (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) {
    int i;
    for (i = 0; i < t.length; i++) {
        printf("%d ", t.head[i]);
    }
    printf("\n");
}
int main() {
    int i, add;
    table t1 = initTable();
    for (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");
    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;
}
程序运行结果为:

原顺序表:
1 2 3 4 5
删除元素1:
2 3 4 5
在第2的位置插入元素5:
2 5 3 4 5
查找元素3的位置:
3
将元素3改为6:
2 5 6 4 5