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C語言全面講解順序表使用操作

 更新時(shí)間：2022年04月23日 10:26:32   作者：清風(fēng)自在 流水潺潺  
線性表是最簡單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而順序表又是最簡單的線性表，其基本思想是用一段地址連續(xù)的儲存單元依次存儲線性表的數(shù)據(jù)元素，比如我們常用的一維數(shù)組，下面代碼實(shí)現(xiàn)了順序表的定義以及基本操作

編程環(huán)境為 ubuntu 18.04。

順序表需要連續(xù)一片存儲空間，存儲任意類型的元素，這里以存儲 int 類型數(shù)據(jù)為例。

一、順序表的結(jié)構(gòu)定義

size 為容量，length 為當(dāng)前已知數(shù)據(jù)表元素的個(gè)數(shù)

typedef struct Vector{
    int *data;  //該順序表這片連續(xù)空間的首地址
    int size, length;
} Vec;

二、順序表的結(jié)構(gòu)操作

1.初始化

Vec *init(int n){    //該順序表具有n個(gè)存儲單元
    Vec *v = (Vec *)malloc(sizeof(Vec));  //在內(nèi)存棧上開辟一個(gè)空間  malloc在內(nèi)存的堆區(qū)，在函數(shù)外面也能訪問
    v->data = (int *)malloc(sizeof(int) * n);
    v->size = n;
    v->length = 0;
    return v;
}

2.插入操作

int insert(Vec *v, int ind, int val) {       //ind為插入元素的位置,val為插入元素的值
    if(v == NULL) return 0;
    if(ind < 0 || ind > v->length) return 0;    //判斷要插入的位置是否合法
    if(v->length == v->size) {    
        if(!expand(v)){    //擴(kuò)容失敗
            printf(RED("fail to expand!\n"));
        }
        printf(GREEN("success to expand! the size = %d\n"),v->size);
    }
    for(int i = v->length; i > ind; i--){
        v->data[i] = v->data[i-1];
    }
    v->data[ind] = val;
    v->length += 1;
    return 1;
}

為什么需要判斷插入的位置是否合法呢？這是因?yàn)轫樞虮硎沁B續(xù)一片存儲空間，所以內(nèi)存是連續(xù)的。

下圖以 length = 5，size = 9 為例，我們只能在下標(biāo)為 0 到 4 之間的數(shù)中插入數(shù)據(jù)。

插入一個(gè)元素示意圖

3.刪除操作

int erase(Vec *v, int ind){    //把下標(biāo)為ind的元素刪除
    if(v == NULL) return 0;
    if(ind < 0 || ind >= v->length) return 0;
    for(int i = ind + 1; i < v->length; i++){
        v->data[i - 1] = v->data[i];
    }
    v->length -= 1;
    return 1;
}
  • 判斷需要?jiǎng)h除元素的下標(biāo)是否合法，與插入元素類似
  • 刪除一個(gè)元素示意圖

4.擴(kuò)容操作

int expand(Vec *v){
    //順序表的擴(kuò)容
    //malloc 動(dòng)態(tài)申請空間，空間不一定干凈  calloc 動(dòng)態(tài)申請空間，并且清空  realloc 重新申請空間
    int extr_size = v->size;
    int *p;
    while(extr_size) {
        p = (int *)realloc(v->data, sizeof(int) * (v->size + extr_size));
        if(p != NULL) break;   //p不為空，說明擴(kuò)容成功，這個(gè)時(shí)候直接跳出循環(huán)
        extr_size >>= 1;    //否則就把額外擴(kuò)容的空間除以2，降低要求
    }
    if(p == NULL) return 0; //判斷跳出循環(huán)究竟是擴(kuò)容成功還是擴(kuò)容失敗，如果擴(kuò)容失敗，那就是p為空地址，找不到符合條件的內(nèi)存區(qū)域
    v->size += extr_size;
    v->data = p;
    return 1;
}

注意擴(kuò)容這里寫的比較巧妙，首先 int extr_size = v->size;表示先將需要擴(kuò)容的大小設(shè)置成原本的大小，然后就判斷能不能找到那么大的空間。 p = (int *)realloc(v->data, sizeof(int) * (v->size + extr_size)); 如果在系統(tǒng)中能找到這么大的容量，那么就返回找到的內(nèi)存地址的首地址，然后就可以結(jié)束跳出循環(huán)；要是找不到的話那只能降低要求，把 extr_size 除以 2，看看能不能知道，如果實(shí)在找不到，extr_size 為 0，就會跳出循環(huán)。然后可以通過判斷 p 是不是空指針來判斷程序是找到能夠擴(kuò)容的空間退出的還是找不到退出的。

要是對 malloc、calloc 和 realloc 不熟悉的，可以看我這篇博文：C語言深入探索動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的使用

5.釋放操作

void clear(Vec *v){  //釋放空間
    if(v == NULL) return;
    free(v->data);
    free(v);
    return;
}

先釋放數(shù)據(jù)，再釋放整個(gè)順序表。

6.輸出

void output(Vec *v){
    if(v == NULL) return ;
    printf("[");
    for(int i = 0; i < v->length; i++){
        i && printf(", ");
        printf("%d", v->data[i]);
    }
    printf("]\n");
    return ;
}

三、示例

#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
//#include<windows.h>
#define COLOR(a, b) "\033[" #b "m" a "\033[0m"
#define GREEN(a) COLOR(a, 32)
#define RED(a) COLOR(a, 31)
typedef struct Vector{
    int *data;  //該順序表這片連續(xù)空間的首地址
    int size, length;
} Vec;
Vec *init(int n){    //該順序表具有n個(gè)存儲單元
    Vec *v = (Vec *)malloc(sizeof(Vec));  //在內(nèi)存棧上開辟一個(gè)空間  malloc在內(nèi)存的堆區(qū)，在函數(shù)外面也能訪問
    v->data = (int *)malloc(sizeof(int) * n);
    v->size = n;
    v->length = 0;
    return v;
}
int expand(Vec *v){
    //順序表的擴(kuò)容
    //malloc 動(dòng)態(tài)申請空間，空間不一定干凈  calloc 動(dòng)態(tài)申請空間，并且清空  realloc 重新申請空間
    int extr_size = v->size;
    int *p;
    while(extr_size) {
        p = (int *)realloc(v->data, sizeof(int) * (v->size + extr_size));
        if(p != NULL) break;   //p不為空，說明擴(kuò)容成功，這個(gè)時(shí)候直接跳出循環(huán)
        extr_size >>= 1;    //否則就把額外擴(kuò)容的空間除以2，降低要求
    }
    if(p == NULL) return 0; //判斷跳出循環(huán)究竟是擴(kuò)容成功還是擴(kuò)容失敗，如果擴(kuò)容失敗，那就是p為空地址，找不到符合條件的內(nèi)存區(qū)域
    v->size += extr_size;
    v->data = p;
    return 1;
}
int insert(Vec *v, int ind, int val) {       //ind為插入元素的位置,val為插入元素的值
    if(v == NULL) return 0;
    if(ind < 0 || ind > v->length) return 0;
    if(v->length == v->size) {
        if(!expand(v)){
            printf(RED("fail to expand!\n"));
        }
        printf(GREEN("success to expand! the size = %d\n"),v->size);
    }
    for(int i = v->length; i > ind; i--){
        v->data[i] = v->data[i-1];
    }
    v->data[ind] = val;
    v->length += 1;
    return 1;
}
int erase(Vec *v, int ind){    //把下標(biāo)為ind的元素刪除
    if(v == NULL) return 0;
    if(ind < 0 || ind >= v->length) return 0;
    for(int i = ind + 1; i < v->length; i++){
        v->data[i - 1] = v->data[i];
    }
    v->length -= 1;
    return 1;
}
void output(Vec *v){
    if(v == NULL) return ;
    printf("[");
    for(int i = 0; i < v->length; i++){
        i && printf(", ");
        printf("%d", v->data[i]);
    }
    printf("]\n");
    return ;
}
void clear(Vec *v){  //釋放空間
    if(v == NULL) return;
    free(v->data);
    free(v);
    return;
}
int main(){
    #define MAX_N 20
    Vec *v = init(1);
    srand(time(0));  //設(shè)置種子
    for (int i = 0; i < MAX_N; i++){
        int op = rand() % 4;
        int ind = rand() % (v->length + 3) - 1; //取值范圍[-1, v->length + 1]
        int val = rand() % 100;  //val為1到99之間的數(shù)
        switch(op){
            case 0:
            case 1:
            case 2: {
                printf("insert %d at %d to the Vector = %d\n", val, ind, insert(v, ind, val));
            }break;
            case 3:{
                printf("erase a item at %d = %d\n",ind,erase(v, ind));
            }break;
        }
        output(v);
        printf("\n");
    }
    #undef MAX_N
    clear(v);
    return 0;
}

輸出結(jié)果如下：

insert 82 at 0 to the Vector = 1
[82]
 
insert 38 at 2 to the Vector = 0
[82]
 
success to expand! the size = 2
insert 7 at 1 to the Vector = 1
[82, 7]
 
success to expand! the size = 4
insert 86 at 2 to the Vector = 1
[82, 7, 86]
 
erase a item at 4 = 0
[82, 7, 86]
 
erase a item at 4 = 0
[82, 7, 86]
 
insert 48 at 0 to the Vector = 1
[48, 82, 7, 86]
 
insert 65 at 5 to the Vector = 0
[48, 82, 7, 86]
 
success to expand! the size = 8
insert 92 at 4 to the Vector = 1
[48, 82, 7, 86, 92]
 
erase a item at 2 = 1
[48, 82, 86, 92]
 
insert 81 at 2 to the Vector = 1
[48, 82, 81, 86, 92]
 
insert 9 at 0 to the Vector = 1
[9, 48, 82, 81, 86, 92]
 
insert 99 at 1 to the Vector = 1
[9, 99, 48, 82, 81, 86, 92]
 
insert 29 at 7 to the Vector = 1
[9, 99, 48, 82, 81, 86, 92, 29]
 
success to expand! the size = 16
insert 38 at 0 to the Vector = 1
[38, 9, 99, 48, 82, 81, 86, 92, 29]
 
erase a item at 0 = 1
[9, 99, 48, 82, 81, 86, 92, 29]
 
erase a item at 8 = 0
[9, 99, 48, 82, 81, 86, 92, 29]
 
erase a item at 6 = 1
[9, 99, 48, 82, 81, 86, 29]
 
insert 57 at -1 to the Vector = 0
[9, 99, 48, 82, 81, 86, 29]
 
insert 32 at 4 to the Vector = 1
[9, 99, 48, 82, 32, 81, 86, 29]

到此這篇關(guān)于C語言全面講解順序表使用操作的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言順序表內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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