【数据结构】之顺序表（C语言描述）

　　顺序表是线性表的一种，它将元素存储在一段连续的内存空间中，表中的任意元素都可以通过下标快速的获取到，因此，顺序表适合查询操作频繁的场景，而不适合增删操作频繁的场景。

　　下面是使用 C语言 编写的顺序表的代码：

　　顺序表的头文件SeqList.h中的代码如下：

/**
 * 顺序表（线性存储）
 * 注意：添加数据时，先判断容量是否存满，存满才扩容，而不是添加元素后判断扩容！
 */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 定义常量
#define SEQLIST_INITIAL_SIZE 5    // 顺序表的初始长度
#define SEQLIST_INCREMENT_SIZE 5  // 顺序表的递增长度

// 类型定义
typedef int seqElemType;

// 定义顺序表（线性存储）的数据结构
typedef struct MySeqList {
    seqElemType* data; // 存储所有数据的数组
    int currentLength; // 当前长度
    int totalLength;   // 总长度
} MySeqList;

// 0.比较两个元素数据是否相等
int isEqual(seqElemType a, seqElemType b) {
    return a == b;
}

// 1.初始化顺序表L，即进行动态存储空间分配并置L为一个空表
void initSeqList(MySeqList* L, int ms) {
    if(ms <= 0) {
        printf("顺序表的初始长度非法！
");
        exit(1);
    }
    L->data = (seqElemType*)malloc(ms * sizeof(seqElemType));
    if(L->data != NULL) {
        L->currentLength = 0;
        L->totalLength = ms;
        printf("顺序表初始化成功！当前总长度：%d
", L->totalLength);
    } else {
        printf("顺序表初始化失败！
");
        exit(1);
    }
}

// 2.清除顺序表L中的所有元素，释放动态存储空间，使之成为一个空表
void clearList(MySeqList* L) {
    if(L->data == NULL || L->totalLength < 1) {
        printf("顺序表不存在，清空失败！
");
        exit(1);
    }
    free(L->data);
    L->data = 0;
    L->currentLength = L->totalLength = 0;
    printf("顺序表清空成功！
");
}

// 3.返回顺序表L的长度，若L为空则返回0
int getListSize(MySeqList* L) {
    if(L->data == NULL) {
        return 0;
    }
    return L->currentLength;
}

// 4.判断顺序表L是否为空，若为空则返回1，否则返回0
int isListEmpty(MySeqList* L) {
    if(L->data == NULL) {
        return 1;
    }
    return L->currentLength == 0;
}

// 5.返回顺序表L中第pos个元素的值，若pos超出范围，则停止程序运行
seqElemType getElemAtPos(MySeqList* L, int pos) {
    if(L->data == NULL) {
        printf("顺序表不存在！
");
        exit(1);
    }
    if(pos < 0 || pos >= L->currentLength) {
        printf("下标无效！
");
        exit(1);
    }
    return L->data[pos - 1];
}

// 6.顺序扫描（即遍历）输出顺序表L中的每个元素
void traverseList(MySeqList* L) {
    int i = 0;
    if(L->data == NULL) {
        printf("顺序表不存在！
");
        exit(1);
    }
    printf("顺序遍历顺序表：");
    for(i = 0; i < L->currentLength; i++) {
        printf("%-4d", L->data[i]);
    }
    printf("
");
}

// 7.从顺序表L中查找值与x相等的元素（第一个），若查找成功则返回其位置（下标），否则返回-1
int getPositionOfElem(MySeqList* L, seqElemType x) {
    int i = 0;
    if(L->data == NULL) {
        printf("顺序表不存在！
");
        exit(1);
    }
    for(i = 0; i < L->currentLength; i++) {
        if(isEqual(L->data[i], x)) {
            break;
        }
    }
    if(i == L->currentLength) {
        i = -1;
    }
    return i;
}

// 8.把顺序表L中第pos个元素的值修改为x的值，若修改成功返回1，否则返回0
int setElemValue(MySeqList* L, int pos, seqElemType x) {
    if(L->data == NULL) {
        printf("顺序表不存在！
");
        return 0;
    }
    if(pos < 0 || pos >= L->currentLength) {
        printf("下标无效！
");
        return 0;
    }
    L->data[pos] = x;
    return 1;
}

// 9.0.判断顺序表是否需要扩容，如果需要则扩容
void expandWhenShould(MySeqList* L) {
    if(L->currentLength == L->totalLength) {
        L->data = (seqElemType*)realloc(L->data, (L->totalLength + SEQLIST_INCREMENT_SIZE) * sizeof(seqElemType));
        L->totalLength += SEQLIST_INCREMENT_SIZE;
        if(L->data == NULL || L->totalLength <= 0) {
            printf("顺序表重分配空间失败，插入元素失败！
");
            exit(1);
        }
        printf("扩容成功，顺序表容量扩大到%d！
", L->totalLength);
    }
}

// 9.向顺序表L的表头插入元素x
void insertElemAtStart(MySeqList* L, seqElemType x) {
    int i = 0;
    if(L->data == NULL) {
        printf("顺序表不存在！
");
        exit(1);
    }
    if(L->totalLength > 0) {
        expandWhenShould(L);
        L->currentLength++;
        for(i = L->currentLength; i > 0; i--) {
            L->data[i] = L->data[i - 1];
        }
        L->data[0] = x;
        printf("成功将元素%d插入到表头！
", x);
    } else {
        printf("顺序表长度不合法，插入元素失败！
");
        exit(1);
    }
}

// 10.向顺序表L的表尾插入元素x
void insertElemAtEnd(MySeqList* L, seqElemType x) {
    if(L->data == NULL) {
        printf("顺序表不存在！
");
        exit(1);
    }
    if(L->totalLength > 0) {
        expandWhenShould(L);
        L->data[L->currentLength++] = x;
        printf("成功将元素%d插入到表尾！
", x);
    } else {
        printf("顺序表长度不合法，插入元素失败！
");
        exit(1);
    }
}

// 11.向顺序表L中第pos个元素位置插入元素x，若插入成功返回1，否则返回0
int insertElemAtPos(MySeqList* L, int pos, seqElemType x) {
    int i = 0;
    if(L->data == NULL) {
        printf("顺序表不存在！
");
        return 0;
    }
    if(pos < 0 || pos > L->currentLength) {
        printf("下标不合法，插入元素失败！
");
        return 0;
    }
    if(L->totalLength > 0) {
        expandWhenShould(L);
        L->currentLength++;
        for(i = L->currentLength; i > pos; i--) {
            L->data[i] = L->data[i - 1];
        }
        L->data[pos] = x;
        printf("成功添加%d到顺序表第%d个位置！
", x, pos);
    } else {
        printf("顺序表长度不合法，插入元素失败！
");
        return 0;
    }
    return 1;
}

// 12.向有序（递增）顺序表L中插入元素x，使得插入后仍然有序
void insertOrderly(MySeqList* L, seqElemType x) {
    int i = 0;
    if(L->data == NULL) {
        printf("顺序表不存在！
");
        exit(1);
    }
    if(L->totalLength > 0) {
        expandWhenShould(L);
        L->currentLength++;
        for(i = L->currentLength; i > 0; i--) {
            if(x < L->data[i - 1]) {
                L->data[i] = L->data[i - 1];
            } else {
                L->data[i] = x;
                printf("成功将%d插入到顺序表的%d位置！
", x, i);
                break;
            }
        }
        if(i == 0) {
            L->data[i] = x;
            printf("成功将%d插入到顺序表的%d位置！
", x, i);
        }
    } else {
        printf("顺序表长度不合法，插入元素失败！
");
        exit(1);
    }
}

// 13.从顺序表L中删除表头元素并返回它，若删除失败则停止程序运行
seqElemType deleteFirstElem(MySeqList* L) {
    int i = 0;
    int result = -1;
    if(L->data == NULL) {
        printf("顺序表不存在！
");
        exit(1);
    }
    result = L->data[0];
    for(i = 1; i < L->currentLength; i++) {
        L->data[i - 1] = L->data[i];
    }
    L->currentLength--;
    printf("删除表头元素成功，返回表头元素：%d
", result);
    return result;
}

// 14.从顺序表L中删除表尾元素并返回它，若删除失败则停止程序运行
seqElemType deleteLastElem(MySeqList* L) {
    if(L->data == NULL) {
        printf("顺序表不存在！
");
        exit(1);
    }
    L->currentLength--;
    printf("删除表尾元素成功，返回表尾元素：%d
", L->data[L->currentLength]);
    return L->data[L->currentLength];
}

// 15.从顺序表L中删除第pos个元素并返回它，若删除失败则停止程序运行
seqElemType deleteElemAtPos(MySeqList* L, int pos) {
    int i = 0;
    int result = -1;
    if(L->data == NULL) {
        printf("顺序表不存在！
");
        exit(1);
    }
    if(pos < 0 || pos >= L->currentLength) {
        printf("下标无效，删除元素失败！");
        exit(1);
    }
    result = L->data[pos];
    for(i = pos + 1; i < L->currentLength; i++) {
        L->data[i - 1] = L->data[i];
    }
    L->currentLength--;
    printf("成功将%d从顺序表的%d位置删除！
", result, pos);
    return result;
}

// 16.从顺序表L中删除值为x的第一个元素，若删除成功返回1否则返回0
int deleteElemByValue(MySeqList* L, seqElemType x) {
    int i = 0;
    if(L->data == NULL) {
        printf("顺序表不存在！
");
        return 0;
    }
    for(i = 0; i < L->currentLength; i++) {
        if(isEqual(L->data[i], x)) {
            deleteElemAtPos(L, i);
            printf("成功删除%d在顺序表中出现的第一个数据（%d位置）！
", x, i);
            return 1;
        }
    }
    printf("%d没有在顺序表中出现过，删除失败！
");
    return 0;
}

// 测试方法
void testMySeqList() {
    // 声明顺序表变量
    MySeqList list;
    // 初始化顺序表
    initSeqList(&list, SEQLIST_INITIAL_SIZE);
    // 清空顺序表
    // clearList(&list);
    // 获取顺序表的当前长度
    printf("顺序表当前长度：%d
", getListSize(&list));
    // 判断顺序表是否为空
    printf("顺序表是否为空？%s
", isListEmpty(&list) ? "是" : "否");
    // 向表头插入数据
    insertElemAtStart(&list, 6);
    insertElemAtStart(&list, 5);
    insertElemAtStart(&list, 4);
    insertElemAtStart(&list, 3);
    insertElemAtStart(&list, 2);
    insertElemAtStart(&list, 1);
    // 顺序遍历顺序表
    traverseList(&list);
    // 向表尾插入数据
    insertElemAtEnd(&list, 6);
    insertElemAtEnd(&list, 7);
    insertElemAtEnd(&list, 7);
    insertElemAtEnd(&list, 7);
    insertElemAtEnd(&list, 8);
    // 顺序遍历顺序表
    traverseList(&list);
    // 向顺序表指定位置插入数据
    insertElemAtPos(&list, 9, 7);
    insertElemAtPos(&list, 9, 7);
    insertElemAtPos(&list, 9, 7);
    insertElemAtPos(&list, 9, 7);
    insertElemAtPos(&list, 9, 7);
    // 顺序遍历顺序表
    traverseList(&list);
    // 有序表插入元素
    insertOrderly(&list, 7);
    insertOrderly(&list, 0);
    // 顺序遍历顺序表
    traverseList(&list);
    // 删除表头元素
    deleteFirstElem(&list);
    deleteFirstElem(&list);
    deleteFirstElem(&list);
    deleteFirstElem(&list);
    // 顺序遍历顺序表
    traverseList(&list);
    // 删除表尾元素
    deleteLastElem(&list);
    deleteLastElem(&list);
    deleteLastElem(&list);
    deleteLastElem(&list);
    // 顺序遍历顺序表
    traverseList(&list);
    // 删除指定位置的元素
    deleteElemAtPos(&list, 3);
    deleteElemAtPos(&list, 3);
    deleteElemAtPos(&list, 3);
    // 顺序遍历顺序表
    traverseList(&list);
    // 删除某元素的首次出现
    deleteElemByValue(&list, 7);
    deleteElemByValue(&list, 10);
    // 顺序遍历顺序表
    traverseList(&list);
}

　　主文件main.c中的代码：

#include <SeqList.h>

//主函数
int main() {
    testMySeqList(); // 顺序表（顺序存储）顺序结构的测试
    return 0;
}

　　运行结果如下：

顺序表初始化成功！当前总长度：5
顺序表当前长度：0
顺序表是否为空？是
成功将元素6插入到表头！
成功将元素5插入到表头！
成功将元素4插入到表头！
成功将元素3插入到表头！
成功将元素2插入到表头！
扩容成功，顺序表容量扩大到10！
成功将元素1插入到表头！
顺序遍历顺序表：1   2   3   4   5   6
成功将元素6插入到表尾！
成功将元素7插入到表尾！
成功将元素7插入到表尾！
成功将元素7插入到表尾！
扩容成功，顺序表容量扩大到15！
成功将元素8插入到表尾！
顺序遍历顺序表：1   2   3   4   5   6   6   7   7   7   8
成功添加7到顺序表第9个位置！
成功添加7到顺序表第9个位置！
成功添加7到顺序表第9个位置！
成功添加7到顺序表第9个位置！
扩容成功，顺序表容量扩大到20！
成功添加7到顺序表第9个位置！
顺序遍历顺序表：1   2   3   4   5   6   6   7   7   7   7   7   7   7   7   8
成功将7插入到顺序表的15位置！
成功将0插入到顺序表的0位置！
顺序遍历顺序表：0   1   2   3   4   5   6   6   7   7   7   7   7   7   7   7   7   8
删除表头元素成功，返回表头元素：0
删除表头元素成功，返回表头元素：1
删除表头元素成功，返回表头元素：2
删除表头元素成功，返回表头元素：3
顺序遍历顺序表：4   5   6   6   7   7   7   7   7   7   7   7   7   8
删除表尾元素成功，返回表尾元素：8
删除表尾元素成功，返回表尾元素：7
删除表尾元素成功，返回表尾元素：7
删除表尾元素成功，返回表尾元素：7
顺序遍历顺序表：4   5   6   6   7   7   7   7   7   7
成功将6从顺序表的3位置删除！
成功将7从顺序表的3位置删除！
成功将7从顺序表的3位置删除！
顺序遍历顺序表：4   5   6   7   7   7   7
成功将7从顺序表的3位置删除！
成功删除7在顺序表中出现的第一个数据（3位置）！
10没有在顺序表中出现过，删除失败！
顺序遍历顺序表：4   5   6   7   7   7

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