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线性表

顺序表

链表

顺序表与链表的区别

顺序表具体情况讲解

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线性表

这里要讲的顺序表和链表都属于线性表。

线性表它的逻辑结构是呈线性的，也就是单线串联下去的简单结构。

 我们所说的顺序表、链表、栈、队列、字符串都是线性表，在逻辑上是呈线性串成的。

表，除了逻辑结构，还有物理结构。逻辑结构就是设计时候想象的情况，比如顺序表一开始想象的时候是像数组一样按顺序往后排的，链表是一个个串起来的样子.......

 我们说是不是线性表也是看它的逻辑结构。

物理结构是实际使用的时候，呈现出的连接方式，可能逻辑结构是线性的，但物理结构就不是了。

顺序表

顺序表的逻辑结构和物理结构是一致的。

顺序表实质上是数组，但数组是静态的，而顺序表可以是静态的也可以是动态的，它是动态增长的，并且要求里面存放的数据是从左往右连续的。

比如说：创建出一个数组，可以在数组内任何位置存放数据，但是顺序表只能按顺序存入数据。

 为什么需要顺序表呢？数组创建只能一次创建固定的空间，比如arr[10]，如果需要存100个数据，但是初始化的时候不知道不要多大空间，创建了1000就浪费了，创建了50就不够，这是数组的缺陷，所以需要顺序表。

顺序表也是有缺陷的：1、如果顺序表初始化空间不够后续增加数据需要增容，但这种动态增容是有性能消耗的（如果后面没有足够的空间，开辟新空间拷贝数据，释放原空间是有消耗的）   。

    2、顺序表也是存在空间浪费的，动态扩容一次是扩容原空间两倍的空间的，比如原来是10个字节大小的空间，现在存放的数据满了，要存入再放入1个字节大小的数据，这时就扩容到20字节（2倍），这也满了，再扩容到40字节.......每次都2倍，有可能会造成一定的浪费，但这其实浪费不多，所以一般考虑较少。

3、如果需要在头部插入数据的话，需要挪动数据，将所有数据往后挪动1位，这样做是有代价的，空间复杂度变成了O(N)。

因此，有人发明了新的结构：链表。

链表

链表一般是作用在结构体里面的，它是将一块一块的数据像链条一样串起来。

比如要存一个数据5，它由两部分构成：一个是结构体数据5，后面是一个指针，指向下个节点。

 这种结构有他的优势：1、不需要动态扩容，需要插入数据直接创建，指针指向一个节点就连起来了          2、插入头指针不用挪动数据，用头指针指向第一个节点就行了。

 但链表也有缺陷，在这里先不说了。

链表的物理结构与逻辑结构不同，不是呈线性的，因为它可以通过指针任意指向节点。

        

顺序表与链表的区别

上面在介绍的过程中其实就讲了区别了 。

1、顺序表有动态增容，链表没有，所以顺序表经常会有些许空间浪费，链表因为是指针指向节点所以不存在。

2、顺序表头部插入数据需要挪动整个数据，链表不需要，只需要用头指针指向第一个节点就行了。

顺序表具体情况讲解

为了方便起见，创立工程后，用3个文件来实现顺序表的不同功能。

头文件里放结构体定义和函数头，SeqList.c实现顺序表不同功能，test.c用于测试。

顺序表一般都是动态的，静态的用处不大，简单说一下。

//静态顺序表
#define N 100
struct SeqList
{
	int a[N];
	int size;
};

 主要还是来看动态顺序表。

struct SeqList
{
	int *a;        //指针指向顺序表的头
	int size;      //size是有效数据的个数
	int capacity;  //capacity是数据容量
};

 
*a指针指向顺序表的头， size是有效数据的个数，capacity是数据容量

 在这里数据我都定义成了int，但要是后面需要修改类型很麻烦，所以在前面我先重定义一下，方便后面修改：

typedef int SeqDateType;

 数据结构在项目中一般是用来存储管理数据的，对内存中管理数据的结构增删查改的接口。

这里面的接口一般有这么4个：

typedef int SeqDateType;
typedef struct SeqList
{
	SeqDateType *a;        //指针指向顺序表的头
	int size;      //size是有效数据的个数
	int capacity;  //capacity是数据容量
}SEQ;
 
void SeqListInit(SEQ seq);
void SeqListDestory(SEQ seq);
void SeqListPushBack(SEQ seq, SeqDateType x);
void SeqListPushFront(SEQ seq, SeqDateType x);
void SeqListPopBack(SEQ seq);
void SeqListPopFront(SEQ seq);

为了方便，我将结构体类型重定义为SEQ，下面4个接口分别是头插（PushFront）尾插（PushBack），头删（PopFront）尾删（PopBack）。

数据结构里面还有2个常用的接口：初始化（Init）和销毁（Destory），因为顺序表是动态内存开辟的空间，所以用完了需要销毁，否则会内存泄漏。

初始化（调用函数完成，不要在其他地方操作）：

注意这里要传结构体变量的地址，将seq改成*pq, 将变量的地址传给Init 。

//SeqList.h 
void SeqListInit(SEQ *pq);
void SeqListDestory(SEQ* pq);
void SeqListPushBack(SEQ* pq, SeqDateType x);
void SeqListPushFront(SEQ* pq, SeqDateType x);
void SeqListPopBack(SEQ* pq);
void SeqListPopFront(SEQ* pq);
 
//test.c
void SeqListTest1()
{
	struct SeqList s;
	SeqListInit(&s);
	SeqListDestory(&s);
}
int main()
{
	SeqListTest1();
	return 0;
}
 
//SeqList.c
void SeqListInit(SEQ* pq)
{
	assert(pq);
	pq->a = NULL;
	pq->size = pq->capacity = 0;
}

注意这里用了一个断言函数 assert，防止pq为空指针。

初始化后进行增删查改等操作，完了要销毁，将指针再次置空，空间置0就行了。

void SeqListDestory(SEQ *pq)
{
	assert(pq);
	free(pq->a);
	pq->a = NULL;
	pq->size = pq->capacity = 0;
}

接着讲一下头尾增加数据的接口如何设计。

尾插：

在尾部插数据只需要把数据放在下标为size的位置（下标为size实际就是第size+1个数），然后size++就行了。要注意插入的时候size=capacity的情况，需要扩容。

代码如下：

//SeqList.h
void SeqListPushBack(SEQ* pq, SeqDateType x);
void SeqListPrint(SEQ* pq);
 
//SeqList.c
void SeqListPushBack(SEQ *pq, SeqDateType x)
{
	assert(pq);
	if (pq->size == pq->capacity)
	{
		//扩容
		int newcapacity = pq->capacity * 2 == 0 ? 4: pq->capacity * 2;
		SeqDateType* newA = realloc(pq->a, sizeof(SeqDateType) * newcapacity);
		if (newA == NULL)
		{
			printf("realloc fail\n");
			exit(-1);
		}
		pq->a = newA;
		pq->capacity = newcapacity;
	}
	pq->a[pq->size] = x;
	pq->size++;
}
 
void SeqListPrint(SEQ*pq)
{
	assert(pq);
	for (int i = 0; i < pq->size; ++i)
	{
		printf("%d ", pq->a[i]);
	}
}
 
 
//test.c
void SeqListTest1()
{
	struct SeqList s;
	SeqListInit(&s);
	SeqListPushBack(&s, 1);
	SeqListPushBack(&s, 2);
	SeqListPushBack(&s, 3);
	SeqListPushBack(&s, 4);
	SeqListPushBack(&s, 5);
	SeqListPrint(&s);
	SeqListDestory(&s);
}
int main()
{
	SeqListTest1();
	return 0;
}

头插：

头插和尾插一样，都要先考虑扩容的问题，因此我们可以把扩容单独做成一个接口分离出来。

头插上面说了需要把所有数据都往后挪动，具体实现就是从后往前将前面一位的值赋给后面一位。

用end指向末尾，每挪动一次，end--往前走一位，直到end<0。

代码如下：

//test.c
//尾插1,2,3,4,5   头插 0 ，0 ，0, 0
void SeqListTest1()
{
	struct SeqList s;
	SeqListInit(&s);
	SeqListPushBack(&s, 1);
	SeqListPushBack(&s, 2);
	SeqListPushBack(&s, 3);
	SeqListPushBack(&s, 4);
	SeqListPushBack(&s, 5);
	SeqListPushFront(&s, 0);
	SeqListPushFront(&s, 0);
	SeqListPushFront(&s, 0);
	SeqListPushFront(&s, 0);
 
	SeqListPrint(&s);
	SeqListDestory(&s);
}
int main()
{
	SeqListTest1();
	return 0;
}
 
//SeqList.c
void SeqCheckCapacity(SEQ* pq)
{
	if (pq->size == pq->capacity)
	{
		//扩容
		int newcapacity = pq->capacity * 2 == 0 ? 4 : pq->capacity * 2;
		SeqDateType* newA = realloc(pq->a, sizeof(SeqDateType) * newcapacity);
		if (newA == NULL)
		{
			printf("realloc fail\n");
			exit(-1);
		}
		pq->a = newA;
		pq->capacity = newcapacity;
	}
}
void SeqListPushFront(SEQ *pq, SeqDateType x)
{
	assert(pq);
	SeqCheckCapacity(pq);
	int end = pq->size - 1;
	while (end >= 0)
	{
		pq->a[end+1] = pq->a[end];
		end--;
	}
	pq->a[0] = x;
	pq->size++;
}

增加数据会了，删除数据就很简单了。

尾删就直接将有效数据减1就行了。

代码如下：

void SeqListPopBack(SEQ *pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->size > 0);
	--pq->size;
}

头删的话，也是要挪动数据，和上面相反，往前移把第一位挪出去就行了。

代码如下：

void SeqListPopFront(SEQ *pq)
{
	assert(pq);
	assert(pq->size > 0);
	int begin = pq->a[0];
	while (begin<pq->size)
	{
		pq->a[begin] = pq->a[begin+1];
		begin++;
	}
	pq->size--;
}

顺序表相对来说比较简单，后面的结构会越来越复杂，大家加油把！！！