# 数据结构和算法系列1 线性表之顺序表

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阅读目录

• 什么是线性表
• 线性表的两种存储结构
• 顺序表的存储结构表示
• 顺序表的常见操作和代码实现

数据结构与算法这块一直是自己的弱项,为了查漏补缺,我打算把这块写成一个系列,以作总结和学习用

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1. 什么是线性表

线性表是零个或多个数据元素的有限序列

线性表具有以下四个特征：

• 有且只有一个“首”元素
• 有且只有一个“尾”元素
• 除“首”元素外，其余元素都有唯一的后继元素。
• 除“尾”元素外，其余元素都有唯一的前驱元素。

2. 线性表的两种存储结构

• 顺序表,线性表的顺序存储结构,指的是用一段地址连续的存储单元一次存储线性表的数据元素
• 链表，即线性表用链式存储结构保存数据，数据不连续。

3.顺序表的存储结构表示

顺序表的存储结构.jpg

4.顺序表的常见操作和代码实现

顺序表主要有以下常见操作，我们一般用数组来保存数据
1.初始化
思路：将数组的长度length设为0，时间复杂度为O(1)。

2.求顺序表的长度
思路：获取数组的length值，时间复杂度为O(1)。

3.插入元素
思路：分两种情况，一种是插入位置在数组的末尾，这种情况与添加元素相同。另一种情况是插入位置在数组的开始，这时候被插入元素的后续元素都要依次向后移动一位，也就是说整个数组都会移动，所以时间复杂度为O(n)。

4.删除元素
思路：同样分两种情况，一种是删除位置在数组的末尾，不用移动任何元素，因此时间复杂度为O(1);另一种情况是删除位置在数组的开始，这时被删除元素的后续元素都要依次向前移动一位，因此时间复杂度为O(n)。

5.按序号查找元素
思路：因为顺序表的存储地址是连续的，所以第n个元素的地址公式为：(n-1)*单元存储长度，不用移动任何元素，因此时间复杂度为O(1)。

6.按关键字查找元素
思路：一般用for循环，调用NSObject接口的isEqual方法去比较，因此时间复杂度为O(n)。

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实现代码:

#include "stdio.h"    

#include "stdlib.h"  
#include "math.h"  
#include "time.h"

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0

#define MAXSIZE 20 /* 存储空间初始分配量 */

typedef int Status;          /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int ElemType;        /* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */


Status visit(ElemType c)
{
    printf("%d ",c);
    return OK;
}

typedef struct
{
    ElemType data[MAXSIZE];        /* 数组，存储数据元素 */
    int length;                                /* 线性表当前长度 */
}SqList;

/* 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。操作结果：若L为空表，则返回TRUE，否则返回FALSE */
Status ListEmpty(SqList L)
{ 
    if(L.length==0)
        return TRUE;
    else
        return FALSE;
}

/* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：将L重置为空表 */
Status ClearList(SqList *L)
{ 
    L->length=0;
    return OK;
}

/* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：返回L中数据元素个数 */
int ListLength(SqList L)
{
    return L.length;
}

/* 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;
}

/* 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;
}


/* 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：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：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++)
            visit(L.data[i]);
    printf("\n");
    return OK;
}

void unionL(SqList *La,SqList Lb)
{
    int La_len,Lb_len,i;
    ElemType e;
    La_len=ListLength(*La);
    Lb_len=ListLength(Lb);
    for (i=1;i<=Lb_len;i++)
    {
        GetElem(Lb,i,&e);
        if (!LocateElem(*La,e))
            ListInsert(La,++La_len,e);
    }
}

int main()
{
        
    SqList L;
    SqList Lb;
    
    ElemType e;
    Status i;
    int j,k;
    i=InitList(&L);
    printf("初始化L后：L.length=%d\n",L.length);
    for(j=1;j<=5;j++)
            i=ListInsert(&L,1,j);
    printf("在L的表头依次插入1～5后：L.data=");
    ListTraverse(L); 

    printf("L.length=%d \n",L.length);
    i=ListEmpty(L);
    printf("L是否空：i=%d(1:是 0:否)\n",i);

    i=ClearList(&L);
    printf("清空L后：L.length=%d\n",L.length);
    i=ListEmpty(L);
    printf("L是否空：i=%d(1:是 0:否)\n",i);

    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);

    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);

    GetElem(L,5,&e);
    printf("第5个元素的值为：%d\n",e);
    for(j=3;j<=4;j++)
    {
            k=LocateElem(L,j);
            if(k)
                    printf("第%d个元素的值为%d\n",k,j);
            else
                    printf("没有值为%d的元素\n",j);
    }
    

    k=ListLength(L); /* k为表长 */
    for(j=k+1;j>=k;j--)
    {
            i=ListDelete(&L,j,&e); /* 删除第j个数据 */
            if(i==ERROR)
                    printf("删除第%d个数据失败\n",j);
            else
                    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); 

    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); 

    //构造一个有10个数的Lb
    i=InitList(&Lb);
    for(j=6;j<=15;j++)
            i=ListInsert(&Lb,1,j);

    unionL(&L,Lb);

    printf("依次输出合并了Lb的L的元素：");
    ListTraverse(L); 

    return 0;
}