数据结构——顺序表(内含代码,解析)

顺序表是最简单的一种线性结构,逻辑上相邻的数据在计算机内的存储位置也是相邻的,可以快速定位第几个元素,中间不允许有空,所以插入、删除时需要移动大量元素。

顺序表可以分配一段连续的存储空间Maxsize,用elem记录基地址,用length记录实际的元素个数,即顺序表的长度,

结构体的定义:

结构体定义后,如果要定义个顺序表L,就可以写:

SqList L;

1. 顺序表初始化

初始化是指给顺序表分配一个预定义大小的空间,用基地址elem记录这段空间的首地址,里面什么都没用,元素个数为0。前面我们已经预定义好了一个最大空间数Maxsize,那么就用new分配这么大的空间,分配成功会返回空间的首地址。假设顺序表里面需要存储整型数,那么就可以这样初始化:

boolInitList(SqList &L) //构造一个空的顺序表L

{   //L加&表示引用类型参数,函数内部的改变跳出函数仍然有效

    //不加&内部改变,跳出函数后无效

    L.elem=new int[Maxsize];    //为顺序表分配Maxsize个空间

    if(!L.elem) return false;      //存储分配失败

    L.length=0;                          //空表长度为0

    return true;

}

2. 顺序表创建

顺序表创建是向顺序表中输入数据,输入数据的类型要与类型定义中的类型一致。假设顺序表里面需要存储整型数,那么就可以这样创建:

boolCreateList(SqList &L) //创建一个顺序表L

{   //L加&表示引用类型参数,函数内部的改变跳出函数仍然有效

    //不加&内部改变,跳出函数后无效

    int a,i=0;

   while(a!=-1)

   {

       cin>>a;

      if(L.length==Maxsize)

     {

          cout<<”顺序表已满!”

          return false;

     }

    L.elem[i++]=a;

      L.length++;

   }

    return true;

}

3. 顺序表取值

顺序表中的任何一个元素都可以立即找到,称为随机存取方式,例如我们我取第i个元素,只要i值是合理的(1≤i≤L.length),那么立即就可以找到该元素L.elem[i-1]:

bool GetElem(SqList L,int i,int &e)

{

    if (i<1||i>L.length) return false;

      //判断i值是否合理,若不合理,返回false

    e=L.elem[i-1]; //第i-1的单元存储着第i个数据

   return true;

}

4. 顺序表查找

在顺序表中查找一个元素e,需要从第一个元素开始顺序查找,依次比较每一个元素值,如果相等,则返回元素位置(第几个元素),如果查找整个顺序表都没找到,则返回-1:

int LocateELem(SqList L,int e)

{

   for (i=0;i< L.length;i++)

       if (L.elem[i]==e) return i+1; //第几个元素,例如第5个元素,下标其实为4

  return -1;

}

 

时间复杂性分析:

最好情况:如果元素正好在第一个位置,一次比较成功;时间复杂度为O(1);

最坏情况:如果元素正好在最后一个位置,需要比较n次成功,时间复杂度为O(n);

平均情况:假设每个元素查找概率均等,在第一个位置需要比较1次,第二个位置需要比较2次,…,最后一个位置,需要比较n次,把n种情况加起来平均,平均时间复杂度也为O(n):

5. 顺序表插入

在顺序表中第i个位置之前插入一个元素e,需要从最后一个元素开始后移,…,直到把第i个元素也后移一位,然后把e放入第i个位置。

(1)判断插入位置i是否合法(1≤i≤L.length+1),可以在第n+1个元素之前插入。

(2)判断顺序表的存储空间是否已满。

(3)将第n至第i 位的元素依次向后移动一个位置,空出第i个位置。

(4)将要插入的新元素e放入第i个位置。

(5)表长加1,插入成功返回true。

bool ListInsert_Sq(SqList &L,int i ,int e)

{

   if(i<1 || i>L.length+1) return false;     //i值不合法

   if(L.length==Maxsize) return false; //存储空间已满

   for(j=L.length-1;j>=i-1;j--)

      L.elem[j+1]=L.elem[j]; //从最后一个元素开始后移,直到第i个元素后移

   L.elem[i-1]=e; //将新元素e放入第i个位置

   L.length++;             //表长增1

  return true;

}

时间复杂性分析:

假设每个位置插入的概率均等,可以在第一个位置之前插入,第二个位置之前插入,…,最后一个位置之前,第n+1个位置之前,一共有n+1种情况,每种情况移动元素的个数是n-i+1,把所有情况加起来平均,平均时间复杂度为O(n):

6. 顺序表删除

在顺序表中删除第i个元素,需要把该元素暂存到变量e,然后从i+1个元素开始前移,…,直到把第n个元素也前移一位,然后把e放入第i个位置。

(1)判断插入位置i是否合法(1≤i≤L.length)。

(2)将欲删除的元素保留在e中。

(3)将第i+1至第n 位的元素依次向前移动一个位置。

(4)表长减1,删除成功返回true。

bool ListDelete_Sq(SqList &L,int i, int &e)

{

   if((i<1)||(i>L.length)) return false;     //i值不合法

  e=L.elem[i-1]; //将欲删除的元素保留在e中

  for (j=i;j<=L.length-1;j++)

   L.elem[j-1]=L.elem[j]; //被删除元素之后的元素前移

  L.length--;      //表长减1

  return true;

}

时间复杂性分析:

假设删除每个元素的概率均等,一共有n种情况,每种情况移动元素的个数是n-i,把所有情况加起来平均,平均时间复杂度为O(n):


完整代码

#include <iostream>

using namespace std;

 

#define  Maxsize 100  //最大空间

 

typedef struct{

  int *elem;

  int length;       // 顺序表的长度

}SqList;

 

bool InitList(SqList &L) //构造一个空的顺序表L

{   //L加&表示引用类型参数,函数内部的改变跳出函数仍然有效

//不加&内部改变,跳出函数后无效

    L.elem=new int[Maxsize];    //为顺序表分配Maxsize个空间

    if(!L.elem) return false;      //存储分配失败

    L.length=0;                          //空表长度为0

    return true;

}

 

bool CreateList(SqList &L) //创建一个顺序表L

{   //L加&表示引用类型参数,函数内部的改变跳出函数仍然有效

//不加&内部改变,跳出函数后无效

    int a,i=0;

    cin>>a;

    while(a!=-1)

    {

     if(L.length==Maxsize)

     {

       cout<<"顺序表已满!";

       return false;

     }

     L.elem[i++]=a;

     L.length++;

     cin>>a;

   }

   return true;

}

 

bool GetElem(SqList L,int i,int &e)

{

  if (i<1||i>L.length) returnfalse;

   //判断i值是否合理,若不合理,返回false

  e=L.elem[i-1];   //第i-1的单元存储着第i个数据

  return true;

}

 

int LocateELem(SqList L,int x)

{

  for (int i=0;i<L.length;i++)

      if (L.elem[i]==x) return i+1;//第几个元素,例如第5个元素,下标其实为4

  return -1;

}

 

bool ListInsert_Sq(SqList &L,int i ,int e)

{

   if(i<1 || i>L.length+1)return false; //i值不合法

   if(L.length==Maxsize) returnfalse; //存储空间已满

   for(intj=L.length-1;j>=i-1;j--)

       L.elem[j+1]=L.elem[j];   //从最后一个元素开始后移,直到第i个元素后移

   L.elem[i-1]=e;              //将新元素e放入第i个位置

   L.length++;                      //表长增1

   return true;

}

 

bool ListDelete_Sq(SqList &L,int i,int &e)

{

   if((i<1)||(i>L.length))return false;  //i值不合法

   e=L.elem[i-1];   //将欲删除的元素保留在e中

   for (int j=i; j<=L.length-1; j++)

              L.elem[j-1] =L.elem[j]; //被删除元素之后的元素前移

   L.length--; //表长减1

   return true;

}

 

void print(SqList L)

{

   cout << "输出顺序表" <<endl;

   for(int j=0;j<=L.length-1;j++)

    cout<<L.elem[j]<<"  ";

   cout<<endl;

}

 

void DestroyList(SqList &L)

{

  if (L.elem) delete []L.elem;    //释放存储空间

}

 

int main()

{

    SqList myL;

    int i,e,x;

    cout << "1. 初始化\n";

       cout << "2. 创建\n";

       cout << "3. 取值\n";

       cout << "4. 查找\n";

       cout << "5. 插入\n";

       cout << "6. 删除\n";

       cout << "7. 输出\n";

       cout << "8. 销毁\n";

       cout << "0. 退出\n";

 

       int choose = -1;

       while (choose != 0)

       {

        cout << "请选择:";

              cin >> choose;

              switch (choose)

              {

                  case 1://初始化顺序表

                      cout << "顺序表初始化..." <<endl;

                      if(InitList(myL))

                    cout <<"顺序表初始化成功!" << endl;

                else

                    cout <<"顺序表初始化失败!" << endl;

                      break;

                   case 2://创建顺序表

                       cout << "顺序表创建..." <<endl;

                       cout << "输入整型数,输入-1结束" <<endl;

                       if(CreateList(myL))

                    cout <<"顺序表创建成功!" << endl;

                 else

                    cout <<"顺序表创建失败!" << endl;

                 break;

            case 3://取值

                cout << "输入整型数i,取第i个元素输出" <<endl;

                cin>>i;

                if(GetElem(myL,i,e))

                    cout <<"第i个元素是: " <<e<< endl;

                 else

                    cout <<"顺序表取值失败!" << endl;;

                cout << "第i个元素是: "<<e<< endl;

                break;

            case 4://查找

                cout << "请输入要查找的数x:";

                cin>>x;

               if(LocateELem(myL,x)==-1)

                    cout <<"查找失败!" << endl;

                else

                    cout <<"查找成功!" << endl;

                break;

            case 5://插入

                cout << "请输入要插入的位置和要插入的数据元素e:";

               cin>>i>>e;

               if(ListInsert_Sq(myL,i,e))

                    cout <<"插入成功!" << endl;

                else

                    cout <<"插入失败!" << endl;

                break;

             case 6://删除

                cout << "请输入要删除的位置i:";

                cin>>i;

               if(ListDelete_Sq(myL,i,e))

                    cout <<" 删除成功!" << endl;

                else

                    cout <<"删除失败!" << endl;

                break;

            case 7://输出

                print(myL);

                break;

            case 8://销毁

                cout << "顺序表销毁..."<<endl;

                DestroyList(myL);

                break;

        }

       }

    return 0;

}
原文:https://blog.csdn.net/rainchxy/article/details/77946835 
 

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