数据结构学习笔记
1.1 线性表之顺序结构
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线性表（List）是零个或多个数据元素的有限序列。
一、线性表的顺序存储结构
是用一段地址连续的存储单元依次存储线性表的数据元素。
1.顺序存储结构要素
■ 起始位置：数组data。
■ 最大存储容量：数组长度MAXSIZE。
■ 当前长度：length。
2.实现过程
#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */
typedef int ElemType; /* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */
typedef struct
{
ElemType data[MAXSIZE]; /* 数组，存储数据元素 */
int length; /* 线性表当前长度 */
}SqList;
二、读取操作
1.算法思路
■ 要实现GetElem操作，即将线性表L中的第i个位置元素值返回，就是把数组第i-1下标的值返回。
2.算法实现
#define OK 1
#define ERROR 0
typedef int Status; /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作结果：用e返回L中第i个数据元素的值,注意i是指位置，第1个位置的数组是从0开始 */
Status GetElem(SqList L,int i,ElemType *e)
{
if(L.length==0 || i<1 || i>L.length)
return ERROR;
*e=L.data[i-1];
return OK;
}
三、插入操作
1.算法思路
■ 如果插入位置不合理，抛出异常；
■ 如果线性表长度大于等于数组长度，则抛出异常或动态增加容量；
■ 从最后一个元素开始向前遍历到第i个位置，分别将它们都向后移动一个位置；
■ 将要插入元素填入位置i处；
■ 表长加1。
2.算法实现
/* 初始条件：顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L)， */
/* 操作结果：在L中第i个位置之前插入新的数据元素e，L的长度加1 */
Status ListInsert(SqList *L,int i,ElemType e)
{
int k;
if (L->length==MAXSIZE) /* 顺序线性表已经满 */
return ERROR;
if (i<1 || i>L->length+1)/* 当i比第一位置小或者比最后一位置后一位置还要大时 */
return ERROR;
if (i<=L->length) /* 若插入数据位置不在表尾 */
{
for(k=L->length-1;k>=i-1;k--) /* 将要插入位置之后的数据元素向后移动一位 */
L->data[k+1]=L->data[k];
}
L->data[i-1]=e; /* 将新元素插入 */
L->length++;
return OK;
}
四、删除操作
1.算法思路
■ 如果删除位置不合理，抛出异常；
■ 取出删除元素；
■ 从删除元素位置开始遍历到最后一个元素位置，分别将它们都向前移动一个位置；
■ 表长减1。
2.算法实现
/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作结果：删除L的第i个数据元素，并用e返回其值，L的长度减1 */
Status ListDelete(SqList *L,int i,ElemType *e)
{
int k;
if (L->length==0) /* 线性表为空 */
return ERROR;
if (i<1 || i>L->length) /* 删除位置不正确 */
return ERROR;
*e=L->data[i-1];
if (i<L->length) /* 如果删除不是最后位置 */
{
for(k=i;k<L->length;k++)/* 将删除位置后继元素前移 */
L->data[k-1]=L->data[k];
}
L->length--;
return OK;
}
五、线性表的顺序存储结构的优缺点
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 无须为表示表中元素之间的逻辑关系而增加额外的存储空间 | 插入和删除操作需要移动大量元素 |
| 可以快速地存取表中任一位置的元素 | 当线性表长度变化较大时，难以确定存储空间的容量 |
| 造成存储空间的“碎片” |
六、注意要点
C指针注意点：
■ 当你传递一个参数给函数的时候，这个参数会不会在函数内被改动决定了使用什么参数形式。
■ 如果需要被改动，则需要传递指向这个参数的指针。
■ 如果不用被改动，可以直接传递这个参数。
■ 变量传入为不带指针，调用用点；传入带指针，调用用->.
测试代码：
#include <stdio.h>
/* 定义线性表 */
#define MAXSIZE 20
typedef int ElemType;
typedef struct
{
ElemType data [MAXSIZE];
int length;
} SqList;
/* Status函数的类型，值为状态码 */
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
typedef int Status;
/* 初始化顺序线性表 */
Status InitList(SqList *L)
{
L->length=0;
return OK;
}
/* 初始条件：顺序线性表L已存在,1≤i≤ListLength(L)， */
/* 操作结果：在L中第i个位置之前插入新的数据元素e，L的长度加1 */
Status ListInsert(SqList *L,int i,ElemType e)
{
int k;
if (L->length==MAXSIZE) /* 顺序线性表已经满 */
return ERROR;
if (i<1 || i>L->length+1)/* 当i比第一位置小或者比最后一位置后一位置还要大时 */
return ERROR;
if (i<=L->length) /* 若插入数据位置不在表尾 */
{
for(k=L->length-1;k>=i-1;k--) /* 将要插入位置之后的数据元素向后移动一位 */
L->data[k+1]=L->data[k];
}
L->data[i-1]=e; /* 将新元素插入 */
L->length++;
return OK;
}
/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作结果：用e返回L中第i个数据元素的值,注意i是指位置，第1个位置的数组是从0开始 */
Status GetElem(SqList L,int i,ElemType *e)
{
if (L.length==0 || i<1 || i>L.length) /* 不满足 */
return ERROR;
*e=L.data[i-1]; /* 获取到的元素 */
return OK;
}
/* 初始条件：顺序线性表L已存在，1≤i≤ListLength(L) */
/* 操作结果：删除L的第i个数据元素，并用e返回其值，L的长度减1 */
Status ListDelete(SqList *L,int i,ElemType *e)
{
int k;
if (L->length==0) /* 线性表为空 */
return ERROR;
if (i<1 || i>L->length) /* 删除位置不正确 */
return ERROR;
*e=L->data[i-1];
if (i<L->length) /* 如果删除不是最后位置 */
{
for(k=i;k<L->length;k++)/* 将删除位置后继元素前移 */
L->data[k-1]=L->data[k];
}
L->length--;
return OK;
}
/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果：遍历，依次对L的每个数据元素输出 */
Status ListTraverse(SqList L)
{
int i;
for(i=0;i<L.length;i++)
printf("%d ",L.data[i]);
printf("\n");
return OK;
}
/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */
/* 操作结果：返回L中第1个与e满足关系的数据元素的位序。 */
/* 若这样的数据元素不存在，则返回值为0 */
int LocateElem(SqList L,ElemType e)
{
int i;
if (L.length==0)
return 0;
for(i=0;i<L.length;i++)
{
if (L.data[i]==e)
break;
}
if(i>=L.length)
return 0;
return i+1;
}
/*将所有的在线性表Lb中但不在La中的数据元素插入到La中*/
void unionL(SqList *La,SqList Lb)
{
int La_len,Lb_len,i;
ElemType e; /*声明与La和Lb相同的数据元素e*/
La_len=La->length; /*求线性表的长度 */
Lb_len=Lb.length;
for (i=1;i<=Lb_len;i++)
{
GetElem(Lb,i,&e); /*取Lb中第i个数据元素赋给e*/
if (!LocateElem(*La,e)) /*La中不存在和e相同数据元素*/
ListInsert(La,++La_len,e); /*插入*/
}
}
int main()
{
SqList L;
SqList Lb;
ElemType e;
Status i;
int j,k;
/* 初始化线性表 */
i=InitList(&L);
printf("初始化L后：L.length=%d\n",L.length);
for(j=1;j<=10;j++)
ListInsert(&L,j,j);
printf("在L的表尾依次插入1～10后：L.data="); ListTraverse(L);
printf("L.length=%d \n",L.length);
/* 将新元素插入 */
ListInsert(&L,1,0);
printf("在L的表头插入0后：L.data="); ListTraverse(L);
printf("L.length=%d \n",L.length);
/* 获取元素 */
GetElem(L,5,&e);
printf("第5个元素的值为：%d\n",e);
/* 删除元素 */
j=5;
ListDelete(&L,j,&e); /* 删除第5个数据 */
printf("删除第%d个的元素值为：%d\n",j,e);
printf("依次输出L的元素："); ListTraverse(L);
/* 新建一个线性表 */
i=InitList(&Lb);
for(j=6;j<=15;j++)/*构造一个有10个数的Lb*/
i=ListInsert(&Lb,1,j);
printf("依次输出Lb的元素："); ListTraverse(Lb);
/* 合并后输出 */
unionL(&L,Lb);
printf("依次输出合并了Lb的L的元素：");
ListTraverse(L);
return 0;
}
总结
以上就是今天所学内容，本文仅仅简单介绍了线性表的顺序结构的C语言实现，要想熟练掌握还需多加练习。
注：文章内容来自学习陈杰老师的《大话数据结构》一书总结。
