【数据结构笔记】顺序表——静态分配

顺序表是线性表的一种存储结构。

什么是线性表？

线性表是一种常用的数据结构。其数据元素之间在逻辑上具有“一对一”的关系。所谓的“一对一”，就是除了第一个和最后一个数据元素之外，其它数据元素都是首尾相接的（注意，这句话只适用大部分线性表，而不是全部。比如，循环链表）。类似的，在逻辑上具有“一对多”的关系的数据结构是：树。在逻辑上具有“多对多”的关系的数据结构是：图。

什么是顺序表？

线性表在逻辑上是是“一对一”的关系，把这些具有“一对一”关系的数据存储到物理内存中有两种方式：一是，存储在连续的内存中，这就是顺序存储结构，即顺序表。二是，存储在不连续的内存中，这就是链式存储结构，即链表。请看下图：

顺序表与数组有何不同？

顺序表，最终是借助数组（静态数组或动态数组）来实现的，所以，顺序表，简单理解就是数组。如果要做区分的话，简单地认为顺序表是数据结构里的概念，数组是编程语言中的概念。

顺序表的基本操作（用静态数组实现）

1、顺序表的结构定义

2、创建一个顺序表：（5，2，0，13，14）

3、查找操作

4、替换旧元素old_elem为新元素new_elem

5、替换位置pos上的数据为elem

6、插入操作

7、删除操作

以上就是关于顺序表的一些介绍及线性表的一些操作，如：插入、删除、查找、替换等。可以发现，顺序表的插入与删除操作代价很高，插入或者删除元素都要移动很多元素。

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程序运行结果：

完整代码：

/*----------------------------------------------------------------------------------------
  
  程序说明：顺序表
    创建日期：2018.12.08 by LiZhengNian

----------------------------------------------------------------------------------------*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

/* 数组长度及顺序表的初始化长度 */
#define MAX_SIZE 10
#define LEN    5

/* 数据元素类型 */
typedef int SqType; 

/* 顺序表的结构定义 */
typedef struct Sqlist
{
  SqType elem[MAX_SIZE];  // 存放顺序表元素的数组
  int length;        // 顺序表的长度
}Sqlist;

//函数的声明
Sqlist create_list(void);                    // 初始化顺序表
void printf_list(Sqlist l);                    // 打印顺序表
int serch(Sqlist l, SqType elem);                 // 查找元素位置  
Sqlist replace_elem(Sqlist l, SqType old_elem, SqType new_elem);// 替换旧元素old_elem为新元素new_elem
Sqlist replace_pos(Sqlist l, int pos, SqType elem);        // 替换位置pos上的元素为elem
Sqlist insert(Sqlist l, int pos, SqType elem);          // 插入新元素
Sqlist delete(Sqlist l, int pos);                // 删除元素

int list[LEN] = {5, 2, 0, 13, 14};  // 用于初始化顺序表

/*******************************************************************************************************
** 函数: main，主函数
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 参数: void
** 返回: 无
** 日期: 2018.12.08 by LiZhengNian
********************************************************************************************************/
int main(void)
{
  Sqlist l;
  int pos = 0;
  int serch_elem = 13;
  
  /* 创建一个顺序表：(5, 2, 0, 13, 14) */
  l = create_list();  
  printf("创建的顺序表为：");
  printf_list(l);    // 打印输出顺序表
  
  /* 把旧元素0替换为新元素1 */
  l = replace_elem(l, 0, 1);
  printf("把0替换为1得到的新顺序表为：");
  printf_list(l);    
  
  /* 把第1个位置上的元素改为10 */
  l = replace_pos(l, 1, 10);
  printf("第一个位置改为10得到的新顺序表为：");
  printf_list(l);    
  
  /* 往第二个位置插入新元素99 */
  l = insert(l, 2, 99);
  printf("第二个位置插入99得到的新顺序表为：");
  printf_list(l);    
  
  /* 删除第二个位置上的元素 */
  l = delete(l, 2);
  printf("删除第二个位置元素得到的新顺序表为：");
  printf_list(l);    
  
  pos = serch(l, serch_elem); // 查找serch_elem在该顺序表l中的第几个位置
  printf("元素%d在顺序表的第%d个位置\n", serch_elem, pos);
  
  return 0;
}

/*******************************************************************************************************
** 函数: create_list，创建一个顺序表
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 参数: void
** 返回: 创建成功的顺序表
** 日期: 2018.12.08 by LiZhengNian
********************************************************************************************************/
Sqlist create_list(void)
{
  Sqlist l;
  
  for(int i = 0; i < LEN; i++)
  {
    l.elem[i] = list[i];
  }
  l.length = LEN; // 顺序表长度
  
  return l;  // 创建成功的顺序表
}

/*******************************************************************************************************
** 函数: serch，查找元素elem在顺序表l的第几个位置
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 参数: l：顺序表   elem：要查找的元素
** 返回: pos：元素elem的位置  -1：查找失败
** 日期: 2018.12.08 by LiZhengNian
********************************************************************************************************/
int serch(Sqlist l, SqType elem)
{
  int i;
  int pos = 0;
  for (i = 0; i < l.length; i++)
  {
    if (elem == l.elem[i])
    {
      pos = i + 1;
      return pos;
    }
  }
  
  return -1;  //查找失败
}

/*******************************************************************************************************
** 函数: replace_elem，把旧元素old_elem替换为新元素new_elem
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 参数: l：顺序表  old_elem：旧元素  new_elem：新元素
** 返回: 替换完成后的新的顺序表l
** 日期: 2018.12.08 by LiZhengNian
********************************************************************************************************/
Sqlist replace_elem(Sqlist l, SqType old_elem, SqType new_elem)
{
  int old_elem_pos;
  
  old_elem_pos = serch(l, old_elem);  // 首先查找旧元素所在的位置
  l.elem[old_elem_pos - 1] = new_elem;
  
  return l;   // 返回新生成的顺序表
}

/*******************************************************************************************************
** 函数: replace_pos，把第pos个位置上的元素替换为elem
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 参数: l：顺序表  pos：位置  elem：元素
** 返回: 替换完成后的新的顺序表l
** 日期: 2018.12.08 by LiZhengNian
********************************************************************************************************/
Sqlist replace_pos(Sqlist l, int pos, SqType elem)
{
  l.elem[pos - 1] = elem;
  
  return l; // 返回新生成的顺序表
}

/*******************************************************************************************************
** 函数: insert，把元素elem插入到顺序表l的第pos个位置
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 参数: l：顺序表  pos：位置  elem：元素
** 返回: 插入元素后得到的新的顺序表l
** 日期: 2018.12.08 by LiZhengNian
********************************************************************************************************/
Sqlist insert(Sqlist l, int pos, SqType elem)
{
  int i;
  /* 插入的位置不存在或则表长已经达到顺序表的最大允许值 */
  if (pos < 0 || pos > l.length || l.length >= MAX_SIZE)
  {
    printf("%s:插入错误！\n", __FUNCTION__);
    return l;
  }
  
  l.length += 1;  // 插入新元素，表长加一
  
  /* 从第pos个位置开始所有元素往后移一个元素长度 */
  for (i = l.length-1; i >= pos-1; i--)
  {
    l.elem[i+1] = l.elem[i];
  }
  
  l.elem[pos-1] = elem;  // 插入的新元素
  
  return l;  // 返回新生成的顺序表
}

/*******************************************************************************************************
** 函数: delete，把第pos个位置的元素删除
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 参数: l：顺序表  pos：位置 
** 返回: 删除元素后得到的新的顺序表l
** 日期: 2018.12.08 by LiZhengNian
********************************************************************************************************/
Sqlist delete(Sqlist l, int pos)
{
  int i;
  /* 要删除的位置不存在 */
  if (pos < 0 || pos > l.length)
  {
    printf("%s:删除错误！\n", __FUNCTION__);
    return l;
  }
  
  /* 从第pos个位置开始所有元素前移一个元素长度 */
  for (i = pos-1; i < l.length-1; i++)
  {
    l.elem[i] = l.elem[i+1];
  }
  l.length -= 1;  // 删除一个元素后表长减一
  
  return l;  // 返回新生成的顺序表
}

/*******************************************************************************************************
** 函数: printf_list，打印输出顺序表
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 参数: l：顺序表  pos：位置 
** 返回: 删除元素后得到的新的顺序表l
** 日期: 2018.12.08 by LiZhengNian
********************************************************************************************************/
void printf_list(Sqlist l)
{
  int i;
  for(i = 0; i < l.length; i++)
  {
    printf("%d ",l.elem[i]);
  }
  printf("(表长为%d)", l.length);
  printf("\n\n");
}

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