数据结构——顺序表与链表

1.顺序表

我在学习完顺序表后一直对顺序表、数组、结构体数组这几个概念存在一些疑问，这里给出一些分析和看法。

顺序表：在计算机内存中以数组的形式保存的线性表，是指用一组地址连续的存储单元依次存储数据元素的线性结构。

数组：把具有相同数据类型的若干变量按有序的形式组织起来，以便于程序处理，这些数据元素的集合就是数组。

从顺序表的定义来看，它和数组确实有很大的联系。首先，它是以数组的形式来保存的，其次，它和数组一样都是存储的元素物理地址相邻，具有很大的相似性。

但，仔细研究还是会发现它们的不同之处：

typedef struct Sqlist
{
    ElemType *slist;      /*存储空间的基地址,动态分配的一维数组*/
    int length;           /*顺序表的当前长度*/
    int listsize;         /*当前分配的存储空间*/
} Sqlist;

顺序表是通过结构体来定义的，在结构体中有一个数组来保存顺序表所存储的数据，然后用定义的整形变量来确定数组中存储的有效数据的个数。而数组直接定义，简洁明了，很容易使用。这样看来数组比顺序表更加方便使用了。但是，数组也有它的缺陷它不能进行增，删等操作，而这些对顺序表来说就很简单了。

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#define ERROR 0
#define OK 1
#define INIT_SIZE 5     /*初始分配的顺序表长度*/
#define INCREM 5        /*溢出时，顺序表长度的增量*/
typedef  int ElemType;  /*定义表元素的类型*/
typedef struct Sqlist
{
    ElemType *slist;      /*存储空间的基地址*/
    int length;           /*顺序表的当前长度*/
    int listsize;         /*当前分配的存储空间*/
} Sqlist;

int InitList_sq(Sqlist *L); /*线性表的初始化*/
int CreateList_sq(Sqlist *L,int n); /*  构造一个长度为n顺序表  */
int ListInsert_sq(Sqlist *L,int i,ElemType e);/*在表的第i个位置前插入一个元素e */
int PrintList_sq(Sqlist *L);  /*输出顺序表的元素*/
int ListDelete_sq(Sqlist *L,int i); /*删除第i个元素*/
int ListLocate(Sqlist *L,ElemType e); /*查找值为e的元素*/

int InitList_sq(Sqlist *L)
{
    L->slist=(ElemType*)malloc(INIT_SIZE*sizeof(ElemType));
    if(!L->slist)
    {
        return ERROR;
    }
    L->length=0;///空表的长度为0
    L->listsize=INIT_SIZE;///初始存储容量
    return OK;
}/*InitList*/

int CreateList_sq(Sqlist *L,int n)
{
    ElemType e;
    int i;
    for(i=0; i<n; i++)
    {
        printf("input data %d",i+1);
        scanf("%d",&e);
        if(!ListInsert_sq(L,i+1,e))
        {
            return ERROR;
        }
    }
    return OK;
}/*CreateList*/

/*输出顺序表中的元素*/
int PrintList_sq(Sqlist *L)
{
    int i;
    for(i=1; i<=L->length; i++)
    {
        printf("%5d",L->slist[i-1]);
    }
    return OK;
}/*PrintList*/

int ListInsert_sq(Sqlist *L,int i,ElemType e)
{
    int k;
    if(i<1||i>L->length+1)///i值不合法
    {
        return ERROR;
    }
    if(L->length>=L->listsize)///当前存储空间已满，增加分配
    {
        L->slist=(ElemType*)realloc(L->slist,(INIT_SIZE+INCREM)*sizeof(ElemType));
        if(!L->slist)
        {
            return ERROR;
        }
        L->listsize+=INCREM;
    }
    for(k=L->length-1; k>=i-1; k--)///元素后移
    {
        L->slist[k+1]= L->slist[k];
    }
    L->slist[i-1]=e;///在第i个位置上插入元素e
    L->length++;///表长加1
    return OK;
}/*ListInsert*/

/*在顺序表中删除第i个元素*/
int ListDelete_sq(Sqlist *L,int i)
{
    int p;
    if(i<1||i>L->length)///i值不合法
    {
        return ERROR;
    }
    for(p=i-1; p<L->length-1; p++)///元素后移
    {
        L->slist[p]=L->slist[p+1];
    }
    L->length--;///表长减1
    return OK;
}
/*在顺序表中查找指定值元素，返回其序号*/
int ListLocate(Sqlist *L,ElemType e)
{
    int i;
    i=0;
    while((i<=L->length)&&(L->slist[i]!=e))
    {
        i++;
    }
    if(i<=L->length)
    {
        return i+1;
    }
    else
    {
        return -1;
    }
}

int main()
{
    Sqlist sl;
    int n,m,k;
    printf("please input n:");  /*输入顺序表的元素个数*/
    scanf("%d",&n);
    if(n>0)
    {
        printf("
1-Create Sqlist:
");
        InitList_sq(&sl);
        CreateList_sq(&sl,n);
        printf("
2-Print Sqlist:
");
        PrintList_sq(&sl);
        printf("
please input insert location and data:(location,data)
");
        scanf("%d,%d",&m,&k);
        ListInsert_sq(&sl,m,k);
        printf("
3-Print Sqlist:
");
        PrintList_sq(&sl);
        printf("
");
    }
    else
        printf("ERROR");
    return 0;
}

2.链表

顺序表在使用的时候有以下两个主要的缺点：

（1）插入和删除运算的时候必须移动大量（几乎一半）数据元素，效率低下。

（2）必须预先分配存储空间，造成空间利用率低，而且表的容量很难扩充。

为了克服顺序表的缺点，可以使用动态存储分配来存储线性表，也就是链式存储结构。

typedef struct LNode   /*线性表的单链表存储*/
{
    ElemType data;///数据域
    struct LNode *next;///指针域
} LNode,*LinkList;

在单链表中任何两个元素的存储位置之间没有固定的联系，每个元素的存储位置都包含在其直接前驱结点的信息中。

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#define ERROR 0
#define OK 1
typedef  int ElemType; /*定义表元素的类型*/
typedef struct LNode   /*线性表的单链表存储*/
{
    ElemType data;///数据域
    struct LNode *next;///指针域
} LNode,*LinkList;

LinkList CreateList(int n); /*构造长度为n的链表*/
void PrintList(LinkList L); /*输出带头结点单链表的所有元素*/
int GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e); /* 在第i个元素存在的情况下，替换为e*/

LinkList CreateList(int n)
{
    LNode *p,*q,*head;
    int i;
    head=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));
    head->next=NULL;///头结点
    p=head;
    for(i=0; i<n; i++)
    {
        q=(LinkList)malloc(sizeof(LNode));
        printf("input data %i:",i+1);
        scanf("%d",&q->data);            /*输入元素值*/
        q->next=NULL;                    /*结点指针域置空*/
        p->next=q;                       /*新结点连在表末尾*/
        p=q;
    }
    return head;
}/*CreateList*/

void PrintList(LinkList L)///输出链表存储内容
{
    LNode *p;
    p=L->next;  /*p指向单链表的第1个元素*/
    while(p!=NULL)
    {
        printf("%5d",p->data);
        p=p->next;
    }
}/*PrintList*/

int GetElem(LinkList L,int i,ElemType *e)///获取链表第i位置上的元素
{
    LNode *p;
    int j=1;
    p=L->next;///指向第一个节点
    while(p&&j<i)///向后查找，直到p指向第i个元素或者p为空
    {
        p=p->next;
        j++;
    }
    if(!p||j>i)///第i个元素不存在
    {
        return ERROR;
    }
    *e=p->data;///获取到第i个元素
    return OK;
}/*GetElem*/

int ListInsert_sq(LinkList L,int i,ElemType e)///向链表中第i个位置前插入元素
{
    int j=0;
    LinkList p=L,s;
    while(p&&j<i-1)///向后查找寻找第i-1个元素
    {
        p=p->next;
        j++;
    }
    if(!p||j>i-1)
    {
        return ERROR;
    }
    s=(LinkList)malloc(sizeof(struct LNode));///生成新结点
    s->data=e;///插入
    s->next=p->next;
    p->next=s;
    return OK;
}
int ListDelete(LinkList L,int i,ElemType *e)///删除链表第i个位置上的元素，并由e返回其值
{
    int j=0;
    LinkList p=L,q;///p初始化时指向头结点
    while(p->next&&j<i-1)///向后寻找第i个结点，并令p指向其前驱
    {
        p=p->next;
        j++;
    }
    if(!(p->next)||j>i-1)
    {
        return ERROR;
    }
    q=p->next;///q指向被删除结点
    p->next=q->next;
    *e=q->data;
    free(q);
    return OK;
}
int main()
{
    int n,i;
    ElemType e;
    LinkList L=NULL;            /*定义指向单链表的指针*/
    printf("please input n:");  /*输入单链表的元素个数*/
    scanf("%d",&n);
    if(n>0)
    {
        printf("
1-Create LinkList:
");
        L=CreateList(n);
        printf("
2-Print LinkList:
");
        PrintList(L);
        printf("
3-GetElem from LinkList:
");
        printf("input i=");
        scanf("%d",&i);
        if(GetElem(L,i,&e))
            printf("No%i is %d",i,e);
        else
            printf("not exists");
    }
    else
        printf("ERROR");
    return 0;
}