C语言实现数据结构顺序表

1.顺序表的定义

线性表可分为两种存储结构，一种是顺序存储结构，一种是链式存储结构。一般来说，顺序表是一个相同数据类型的集合，且内存地址一定相邻。在C语言中，一般使用数组实现。

2.顺序表的存储结构

使用结构体来表示顺序表，在结构体中，有两个成员，一个用来存储数据，一个用来表示顺序表的长度

typedef struct {Element data[MAXSIZE];int length;
}List;

3.顺序表的抽象数据结构

​ 抽象数据结构可以表示它的元素以及对应的一些操作

ADT 线性表（List）
Data线性表的数据对象集合为{a_1,a_2,.....,a_n},每个元素的类型均为DataType。其中，除了第一个元素a_1外，每一个元素有且只有一个直接前驱元素，除了最后一个元素a_n外，每一个元素有且只有一个直接后继元素，数据元素之间的关系是一对一的关系
OperationIniList(*L):初始化操作，建立一个空的线性表L。ListEmpty(L):若线性表为空，返回true，反之返回false。ClearList(*L):将线性表清空。GetElem(L,i,*e):将线性表L中的第i个位置元素值返回给e。LocateElem(L,e):在线性表L中查找与给定值e相等的元素，如果查找成功，返回该元素表中序号表示成功；否则，返回0表示失败。ListInsert(*L,i,e):在线性表L中的第i个位置插入新元素e。ListDelete(*L,i,*e):删除线性表L中的第i个位置元素，并用e返回其值。ListLength(L):返回线性表L的元素个数
endADT

4 顺序表的一些操作

这里只简单介绍几种基本操作，如初始化，判断是否为空等等。

4.1顺序表初始化

由于结构定义存储元素的地方是一个静态数组，该数组会在结构声明时由系统自动分配内存空间，所以只需初始化它的长度即可。后面将使用长度来访问该数组。

//初始化顺序表
void InitList(List *l){l->length=0;
}

4.2判断是否为空

当它长度为0时为空表，反之不为空表

//判断表是否为空
bool ListEmpty(List l){if(l.length==0)return true;elsereturn false;
}

4.3返回顺序表的长度

长度由结构中length表示，直接返回即可。若要严谨一点可在前面加上判断if(l==NULL),若它没有初始化则返回错误，但一般我们使用这些函数的前提就是要初始化表

//获取表的长度
int ListLength(List l){return l.length;
}

5.顺序表的插入

该操作将元素e插入到表L的第i个位置上，其中1<=i<=length+1，这里我定义让i从1开始，表示插入的实际位置，而不是下标位置。例如当i为5时，表示我要在表中第5个位置插入元素。但代码中着表示为插入位置是l.data[4]。它可以大于表长度1个位置。比如说表长度是10，则插入位置则是11。这表示在表尾增加元素的操作。下面是算法步骤

1. 检查非法参数，如i不在合理位置或该表已满
2. 从最后一个元素开始，依次往后移，直到位置i
3. 插入元素
4. 增加长度

/*在顺序表第i个位置插入元素x
1<=i<=length+1
返回被插入的顺序表指针
*/
List* InsertList(List *l,int i,Element x){if(i<1 || i>l->length+1 || l->length==MAXSIZE){return NULL;}/*让顺序表的元素，从最后一位开始，依次往后移直到将第i个位置的元素移动到第i+1个位置位置此时，第i个位置就腾了出来*/for(int j = l->length-1; j>=i-1;j--){l->data[j+1]=l->data[j];}l->data[i-1] = x;l->length++;return l;
}

6. 顺序表的删除

​ 将表的第i个位置元素删除，并用参数e带回被删除元素。1<=i<=length，且表不能为空。

/*删除顺序表第i个位置的元素，用e带回
1<=i<=length
*/
Element DeleteList(List *l,int i,Element *e){if(i<1 || i> l->length||ListEmpty(*l)){return -1;}*e = l->data[i-1]; //记录被删除的元素元素/*从第i个位置开始，将第i+1个元素往前覆盖。最后长度-1*/for(int j=i-1;j<=l->length;j++){l->data[j]=l->data[j+1]; //前移}l->length--;return *e;
}

​ 与插入相反的时，删除时需要从第i个位置上往前移动，直接覆盖掉被删除的元素。

7. 顺序表的全部实现

​ 我们将结构、函数声明定义在一个头文件里，并用一个c源文件取实现它。最后在main.c里测试。

1. List.h

#ifndef LIST_H
#define LIST_H
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#define MAXSIZE 50
typedef int Element;typedef struct {Element data[MAXSIZE];int length;
}List;
#endif//初始化顺序表
void InitList(List *l);
//使用数组初始化顺序表,n表示数组的长度
List* arrInitList(List *l,int *arr,int n);
//判断表是否为空
bool ListEmpty(List l);//获取表的长度
int ListLength(List l);//清空顺序表
void ClearList(List *l);/*在顺序表第i个位置插入元素x1<=i<=length+1返回被插入的顺序表指针
*/
List* InsertList(List *l,int i,Element x);/*删除顺序表第i个位置的元素，用e带回1<=i<=length
*/
Element DeleteList(List *l,int i,Element *e);//查看所有元素
void showList(List l);

2.List.c

#include "List.h"//初始化顺序表
void InitList(List *l){l->length=0;
}
//使用数组初始化顺序表,n表示数组的长度
List* arrInitList(List *l,int *arr,int n){if(l==NULL || arr ==NULL || n<1 ||n>MAXSIZE)exit(1); //异常退出for(int i=1;i<=n;i++){//l->data[i]=arr[i];//orInsertList(l,i,arr[i-1]);}l->length=n;return l;
}//判断表是否为空
bool ListEmpty(List l){if(l.length==0)return true;elsereturn false;
}//获取表的长度
int ListLength(List l){return l.length;
}//清空顺序表
void ClearList(List *l){l->length=0;
}/*在顺序表第i个位置插入元素x
1<=i<=length+1
返回被插入的顺序表指针
*/
List* InsertList(List *l,int i,Element x){if(i<1 || i>l->length+1 || l->length==MAXSIZE){return NULL;}/*让顺序表的元素，从最后一位开始，依次往后移直到将第i个位置的元素移动到第i+1个位置位置此时，第i个位置就腾了出来*/for(int j = l->length-1; j>=i-1;j--){l->data[j+1]=l->data[j];}l->data[i-1] = x;l->length++;return l;
}/*删除顺序表第i个位置的元素，用e带回
1<=i<=length
*/
Element DeleteList(List *l,int i,Element *e){if(i<1 || i> l->length||ListEmpty(*l)){return -1;}*e = l->data[i-1]; //记录被删除的元素元素/*从第i个位置开始，将第i+1个元素往前覆盖。最后长度-1*/for(int j=i-1;j<=l->length;j++){l->data[j]=l->data[j+1]; //前移}l->length--;return *e;
}//查看所有元素
void showList(List l){if(ListEmpty(l)){exit(1); //退出并返回错误代码}printf("[");for(int i=0;i<l.length;i++){printf("%d",l.data[i]);if(i<l.length-1)printf(",");}printf("]\n");
}

3.main.c

#include "List.h"int main(int argc, char *argv[]) {List l; //声明一个表，此时才分配空间给结构里的数组int arr[] = {1,8,9,10,5,32,6}; //定义一个数组，用作初始化表arrInitList(&l,arr,7);printf("初始化表：");showList(l);printf("测试插入位置在第一个,插入元素10\n");InsertList(&l,1,10);showList(l);printf("测试插入位置在中间，插入元素50\n");InsertList(&l,5,50);showList(l);printf("测试插入位置在末尾，插入元素100\n");InsertList(&l,ListLength(l)+1,100);printf("表L长度:%d 表元素:",ListLength(l));showList(l);printf("测试删除位置在第一个\n");int e=0;DeleteList(&l,1,&e);printf("被删除的元素：%d\n",e);showList(l);printf("测试删除位置在第4个\n");DeleteList(&l,4,&e);printf("被删除的元素：%d\n",e);showList(l);printf("测试删除位置在第末尾\n");DeleteList(&l,ListLength(l),&e);printf("被删除的元素：%d\n",e);showList(l);
}

其测试结果：

初始化表：[1,8,9,10,5,32,6]
测试插入位置在第一个,插入元素10
[10,1,8,9,10,5,32,6]
测试插入位置在中间，插入元素50
[10,1,8,9,50,10,5,32,6]
测试插入位置在末尾，插入元素100
表L长度:10 表元素:[10,1,8,9,50,10,5,32,6,100]
测试删除位置在第一个
被删除的元素：10
被删除一个元素后的表：[1,8,9,50,10,5,32,6,100]
测试删除位置在第4个
被删除的元素：50
被删除一个元素后的表：[1,8,9,10,5,32,6,100]
测试删除位置在第末尾
被删除的元素：100
被删除一个元素后的表：[1,8,9,10,5,32,6]