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文章目录
二、线性表
2.1 定义、基本操作
2.1.1 知识总览
- 线性表：
- 定义（逻辑结构）
- 基本操作（运算）
2.1.2 线性表的定义
线性表：线性表是具有相同数据类型的n（n$>=$0）个数据元素的有限序列，其中n为表长，当n=0时线性表是一个空表。若用L命名线性表，则其一般表示为
以下是几个概念
- ai是线性表中的“第i个”元素线性表中的位序
- a1是表头元素；an是表尾元素
- 除第一个元素外，每个元素有且仅有一个直接前驱；除最后一个元素外，每个元素有且仅有一个直接后继
2.1.3 线性表的基本操作
- InitList(&L)：初始化表。构造一个空的线性表L，分配内存空间。
- DestoryList(&L)：销毁操作。销毁线性表，并释放线性表L所占用的内存空间
- ListInsert(&L,i,e)：插入操作。在表L中的第i个位置上插入指定元素e
- ListDelete(&L,i,&e)：删除操作。删除表L中第i个位置的元素，并用e返回删除元素的值
- LocateElem(L,e)：按值查找操作。在表L中查找具有给定关键字值的元素。
- GetElem(L,i)：按位查找操作。获取表L中第i个位置的元素的值。
其他常用操作
- Length(L)：求表长。返回线性表L的长度，即L中数据元素的个数。
- PrintList(L)：输出操作。按前后顺序输出线性表L的所有元素值。
- Empty(L)：判空操作。若L位空表，则返回true，否则返回false。
Tips：
- 对数据的操作（记忆思路）——创销、增删改查
- C语言函数的定义—— <返回值类型> 函数名(<参数1类型>参数1，<参数2类型>参数2，……)
- 实际开发中，可根据实际需求定义其他的基本操作
- 函数名和参数的形式、命名都可改变（命名要有可读性）
- 什么时候要传入“&”——对参数的修改结果需要“带回来”
为什么要实现对数据结构的基本操作》
- 团队合作编程，你定义的数据结构要让别人能够很方便的使用（封装）
- 将常用的操作/运算封装成函数，避免重复工作，降低出错风险
2.1.4 知识回顾与重要考点
2.2 顺序表
2.2.1 知识总览
2.2.2 顺序表的定义
顺序表：用顺序存储的方式实现线性表顺序存储。把逻辑上相邻的元素存储在物理位置上也相邻的存储单元中，元素之间的关系由存储单元的邻接关系来体现。
2.2.3 顺序表的实现——静态分配
#define MaxSize 10 //定义最大长度 typeof struct{ ElemType data[MaxSize]; //用静态的“数组”存放数据元素 int length; //顺序表的当前长度 }SqList; //顺序表的类型定义（静态分配方式） 
上述代码中给各个数据元素分配连续的存储空间，大小位MaxSize*sizeof(ElemType)
代码实现
#include <stdio.h> #define MaxSize 10 //定义最大长度 typedef struct { int data[MaxSize]; //用静态的“数组”存放数据元素 int length; //顺序表的当前长度 }SqList; //顺序表的类型定义 //基本操作——初始化一个顺序表 void InitList(SqList& L) { for (int i = 0; i < MaxSize; i++) L.data[i] = 0; //将所有数据元素设置位默认初始值 L.length = 0; //顺序表初始长度为0 } int main() { SqList L; //声明一个顺序表 InitList(L);//初始化顺序表 //……未完待续，后续操作 return 0; }
如果“数组”存满了怎么办？
可以放弃治疗，顺序表的表长刚开始确定后就无法更改（存储空间是静态的）
思考：如果刚开始就声明一个很大的内存空间呢？存在什么问题？
2.2.4 顺序表的实现——动态分配
Key：动态申请和释放内存空间
C —— malloc、free函数
malloc函数返回一个指针，需要强制转型为你定义数据元素类型指针
eg：L.data = (ElemType *)malloc(sizeof(ElemType)*InitSize)
表示要申请的一整片连续的内存空间
C++ —— new、delete关键字
- 代码实现
#include <stdlib.h> #define InitSize 10 //默认的最大长度 typedef struct { int* data; //指示动态分配数组的指针 int MaxSize; //顺序表的最大容量 int length; //顺序表的当前长度 }SeqList; void InitList(SeqList& L) { //用malloc函数申请一片连续的内存空间 L.data = (int*)malloc(InitSize * sizeof(int)); L.length = 0; L.MaxSize = InitSize; } //增加动态数组的长度 void IncreaseSize(SeqList& L, int len) { int* p = L.data; L.data = (int*)malloc((L.MaxSize + len) * sizeof(int)); for (int i = 0; i < L.length; i++) { L.data[i] = p[i]; //将数据复制到新区域 } L.MaxSize = L.MaxSize + len; //顺序表最大长度增加len free(p); //释放原来的内存空间 } int main() { SeqList L; //声明一个顺序表 InitList(L); //初始化顺序表 //……往顺序表中随便插入几个元素…… IncreaseSize(L, 5); return 0; } 顺序表的特点：
- 随机访问，即可以在O(1)时间内找到第i个元素。（代码实现：data[i-1]）
- 存储密度高，每个节点只存储数据元素。
- 拓展容量不方便（即便采用动态分配的方式实现。拓展长度的时间复杂度也比较高）
- 插入、删除操作不方便，需要移动大量元素。
2.2.5 知识回顾与重要考点
2.2.6 顺序表的插入和删除
2.2.6.1 插入
ListInsert(&L,i,e)：插入操作。在表L中的第i个位置插入指定元素e。
- 代码实现
#include <stdio.h> #define MaxSize 10 //定义最大长度 typedef struct { int data[MaxSize]; //用静态的“数组”存放数据元素 int length; //顺序表的当前长度 }SqList; //顺序表的类型定义 //基本操作——初始化一个顺序表 void InitList(SqList& L) { for (int i = 0; i < MaxSize; i++) L.data[i] = 0; //将所有数据元素设置位默认初始值 L.length = 0; //顺序表初始长度为0 } //插入 bool ListInsert(SqList& L, int i, int e) { if (i<1 || i>L.length + 1) //判断i的范围是否有效 return false; if (L.length >= MaxSize) //当前存储空间已满，不能插入 return false; for (int j = L.length; j >= i; j--) { L.data[j] = L.data[j - 1]; //将第i个元素及之后的元素后移 } L.data[i - 1] = e; //在位置i出放入e L.length++; //长度加1 return true; } int main() { SqList L; //声明一个顺序表 InitList(L);//初始化顺序表 //……此处省略一些代码，插入几个元素 ListInsert(L, 3, 3); printf("data[2]=%d", L.data[2]); return 0; } 2.2.6.2 插入操作的时间复杂度
2.2.6.3 删除
ListDelete(&L,i,&e)：删除操作。删除表L中第i个位置的元素，并用e返回删除元素的值。
- 代码实现
#include <stdio.h> #define MaxSize 10 //定义最大长度 typedef struct { int data[MaxSize]; //用静态的“数组”存放数据元素 int length; //顺序表的当前长度 }SqList; //顺序表的类型定义 //基本操作——初始化一个顺序表 void InitList(SqList& L) { for (int i = 0; i < MaxSize; i++) L.data[i] = 0; //将所有数据元素设置位默认初始值 L.length = 0; //顺序表初始长度为0 } //插入 bool ListInsert(SqList& L, int i, int e) { if (i<1 || i>L.length + 1) //判断i的范围是否有效 return false; if (L.length >= MaxSize) //当前存储空间已满，不能插入 return false; for (int j = L.length; j >= i; j--) { L.data[j] = L.data[j - 1]; //将第i个元素及之后的元素后移 } L.data[i - 1] = e; //在位置i出放入e L.length++; //长度加1 return true; } //删除 bool ListDelete(SqList& L, int i, int& e) { if (i<1 || i>L.length) //判断i的范围是否有效 return false; e = L.data[i - 1]; //将被删除的元素赋值给e for (int j = i; j < L.length; j++) { L.data[j - 1] = L.data[j]; //将第i个位置后的元素前移 } L.length--; //线性表长度减1 return true; } int main() { SqList L; //声明一个顺序表 InitList(L);//初始化顺序表 //……此处省略一些代码，插入几个元素 ListInsert(L, 3, 3); int e = -1; //用变量e把删除的元素“带回来” if (ListDelete(L, 3, e)) printf("已删除第3个元素，删除元素为=%d\n", e); else printf("位序i不合法，删除失败\n"); return 0; } 2.2.6.4 删除操作的时间复杂度
2.2.6.5 知识回顾与重要考点
2.2.7 顺序表的查找
2.2.7.1 按位查找
- 静态分配实现按位查找
- 动态分配实现按位查找
- 按位查找的时间复杂度
2.2.7.2 按值查找
LocateElem(L,e)：按值查找操作。在表L中查找具有给定关键字值的元素。
注意：数组下标为i的元素值等于e，返回其位序i+1
- 代码实现
#include <stdio.h> #define MaxSize 10 //定义最大长度 typedef struct { int data[MaxSize]; //用静态的“数组”存放数据元素 int length; //顺序表的当前长度 }SqList; //顺序表的类型定义 //基本操作——初始化一个顺序表 void InitList(SqList& L) { for (int i = 0; i < MaxSize; i++) L.data[i] = 0; //将所有数据元素设置位默认初始值 L.length = 0; //顺序表初始长度为0 } //插入 bool ListInsert(SqList& L, int i, int e) { if (i<1 || i>L.length + 1) //判断i的范围是否有效 return false; if (L.length >= MaxSize) //当前存储空间已满，不能插入 return false; for (int j = L.length; j >= i; j--) { L.data[j] = L.data[j - 1]; //将第i个元素及之后的元素后移 } L.data[i - 1] = e; //在位置i出放入e L.length++; //长度加1 return true; } //删除 bool ListDelete(SqList& L, int i, int& e) { if (i<1 || i>L.length) //判断i的范围是否有效 return false; e = L.data[i - 1]; //将被删除的元素赋值给e for (int j = i; j < L.length; j++) { L.data[j - 1] = L.data[j]; //将第i个位置后的元素前移 } L.length--; //线性表长度减1 return true; } //在顺序表L中查找第一个元素值等于e的元素，并返回其位序 int LocateElem(SqList L, int e) { for (int i = 0; i < L.length; i++) { if (L.data[i] == e) return i + 1; } return 0; } int main() { SqList L; //声明一个顺序表 InitList(L);//初始化顺序表 //……此处省略一些代码，插入几个元素 ListInsert(L, 3, 3); int i = LocateElem(L, 3); printf("位序为%d", i); return 0; } - 按值查找的时间复杂度
2.2.7.3 知识回顾与重要考点
