顺序表的增、删、改、查

小伙伴们好，学完C语言，就要开始学数据结构了，数据结构也是非常重要的，今天我们主要来学习在数据结构中最常用的增删改查操作。话不多说，一起来学习吧

1.数据结构相关概念

1.什么是数据结构？

数据结构是由“数据”和“结构”两词组合⽽来。
什么是数据？常⻅的数值1、2、3、4.....、教务系统⾥保存的⽤⼾信息（姓名、性别、年龄、学历等等）、⽹⻚⾥⾁眼可以看到的信息（⽂字、图⽚、视频等等），这些都是数据。
什么是结构？
当我们想要使⽤⼤量使⽤同⼀类型的数据时，通过⼿动定义⼤量的独⽴的变量对于程序来说，可读性⾮常差，我们可以借助数组这样的数据结构将⼤量的数据组织在⼀起，结构也可以理解为组织数据的⽅式。
想要找到草原上名叫“咩咩”的⽺很难，但是从⽺圈⾥找到1号⽺就很简单，⽺圈这样的结构有效将
⽺群组织起来。
概念：数据结构是计算机存储、组织数据的⽅式。数据结构是指相互之间存在⼀种或多种特定关系
的数据元素的集合。数据结构反映数据的内部构成，即数据由那部分构成，以什么⽅式构成，以及数据元素之间呈现的结构。
总结：
1）能够存储数据（如顺序表、链表等结构）
2）存储的数据能够⽅便查找
2、为什么需要数据结构？
如图中所⽰，不借助排队的⽅式来管理客⼾，会导致客⼾就餐感受差、等餐时间⻓、餐厅营业混乱等情况。同理，程序中如果不对数据进⾏管理，可能会导致数据丢失、操作数据困难、野指针等情况。通过数据结构，能够有效将数据组织和管理在⼀起。按照我们的⽅式任意对数据进⾏增删改查等操作。
最基础的数据结构：数组。
【思考】有了数组，为什么还要学习其他的数据结构？
假定数组有10个空间，已经使⽤了5个，向数组中插⼊数据步骤：
求数组的⻓度，求数组的有效数据个数，向下标为数据有效个数的位置插⼊数据（注意：这⾥是
否要判断数组是否满了，满了还能继续插⼊吗）.....
假设数据量⾮常庞⼤，频繁的获取数组有效数据个数会影响程序执⾏效率。
结论：最基础的数据结构能够提供的操作已经不能完全满⾜复杂算法实现。

2.顺序表

2.1 顺序表的概念及结构

1.线性表

线性表（ linear list ）是n个具有相同特性的数据元素的有限序列。 线性表是⼀种在实际中⼴泛使
⽤的数据结构，常⻅的线性表：顺序表、链表、栈、队列、字符串...
线性表在逻辑上是线性结构，也就说是连续的⼀条直线。但是在物理结构上并不⼀定是连续的，
线性表在物理上存储时，通常以数组和链式结构的形式存储。
案例：蔬菜分为绿叶类、⽠类、菌菇类。线性表指的是具有部分相同特性的⼀类数据结构的集合
顺序表：逻辑结构是线性的，物理结构是连续的
2.2顺序表分类
• 顺序表和数组的区别
        ◦ 顺序表的底层结构是数组，对数组的封装，实现了常⽤的增删改查等接⼝
• 顺序表分类
        ◦ 静态顺序表
                概念：使用定长数组存储元素
静态顺序表缺陷：空间给少了不够⽤，给多了造成空间浪费
◦ 动态顺序表

3.动态顺序表的实现

首先我们要创建3个文件，分别是1个头文件SeqList.h，2个源文件SeqList.c和test.c.它们的作用分别是：

SeqList.h：头文件的作用是定义顺序表的结构，顺序表要实现的接口/方法

SeqList.c:具体实现顺序表里定义的接口/方法

test.c:测试动作：测试顺序表

OK,文件准备好了，现在就开始写代码了

首先我们要给数据类型起一个别名，为什么呢？假设我们写了1000行代码，里面使用到了非常多的数据类型，假定全是int类型，有一天别人让你把一些int类型改成char类型，那么你就要一个一个的把int改成char，虽然你们想说不是可以一键替换吗，这个方法也可以，但是不是全部都要改成char类型，这不是最佳的方法。所以作为程序员我们要专业一点，于是就要给自定义的给int类型取个别名，取什么名字可以自己决定，专业的人就要干专业的事。比如说我们可以改成这个

typedef int SLDataType;

这样就能解决上面的问题了，你想要改成什么数据类型，就只需要把int改成你要的类型。是不是很方便呢。

我们首先要做一些准备工作，方便为接下来的操作做准备

3.1定义结构体
typedef struct SeqList  
{SLDataType* arr;//存储数据的底层结构int capacity;   //记录顺序表的空间大小int size;       //记录顺序表当前有效的数据个数
}SL;

细心的小伙伴们发现我也给结构体取了一个别名SL，这样也是为了方便接下来的使用。

当然你也可以这样写

struct SeqList  
{SLDataType* arr;//存储数据的底层结构int capacity;   //记录顺序表的空间大小int size;       //记录顺序表当前有效的数据个数
};typedef struct SeqList SL;
3.2 结构体的初始化和销毁

在SeqList.h文件中定义初始化和销毁的函数，具体实现方法要在SeqList.c文件中实现

可能有人会这么写

这样写会报错，因为这样写是传值调用，而我们要传地址。所以正确写法是下面这种

void SLInit(SL* ps);
void SLDestroy(SL* ps);
void SLInit(SL* ps)//ps是形参
{ps->arr = NULL;ps->size = ps->capacity = 0;
}void SLDestroy(SL* ps)
{assert(ps);if (ps->arr){free(ps->arr);}ps->arr = NULL;ps->size = ps->capacity = 0;
}

我们可以测试一下

好了，这么写没有问题。

好了，准备工作基本完成。正式开始我们的增删改查吧。

3.3插入数据：尾插和头插

首先要分析空间够不够。

空间足够：直接插入，假设插入的数据是x=6，即arr[size]=6，size是有效数据的下一个

空间不够：扩容。那么扩容的方法有哪些呢？

  1. 一次扩充一个空间：插入一个元素还不会造成空间浪费
  2. 一次扩容固定个大小空间（10，100……）
  3. 成倍数的增加（1.5倍，2倍）

第一个方法虽然不会造成空间的浪费，但是由于扩容的频率太高会造成程序效率低下

第二个方法空间给小了，还需要继续扩容，也会造成程序效率低下，给大了又可能会造成空间的浪费。

这里我推荐第三个方法，成2倍数的增加（依次扩大4，8，16，32……个空间）数据插入的越多，扩容的空间越来越大，数据和扩容量成正相关，浪费也不会造成太多的浪费。扩容的方法是使用realloc函数，realloc函数使用方法可以看我这篇文章http://t.csdnimg.cn/rwb7g

头插的难点是如何将数据往后挪动

如果直接在第一个位置插入数据，那么就会造成数据丢失 ！所以就要从后往前挪动，把第i个位置移到第i-1的位置处。

由于头插和尾插都要判断是否扩容，所以我们要将扩容空间单独写一个函数，这样空间不够的时候可以直接调用

扩容函数

void SLCheckCapacity(SL* ps)
{if (ps->size == ps->capacity){int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;//扩容成倍数增加，每次扩容2倍//ps->arr=(SLDataType*)realloc(ps->arr,2 * ps->capacity)//不能这样写，因为初始化capacity为0SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDataType));//要乘以数据类型的大小if (tmp == NULL){perror("realloc fail!");exit(1);//扩容失败直接中断程序}//扩容成功ps->arr = tmp;ps->capacity = newCapacity;}
}
//顺序表的头部/尾部的插入
void SLPushBack(SL* ps,SLDataType x);//尾插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);//头插
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)//尾插
{assert(ps != NULL);//空间不够，扩容。当capacity <= size时SLCheckCapacity(ps);//空间足够，直接插入。当capacity>size时ps->arr[ps->size++] = x;//ps->size++;
}void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)//头插
{assert(ps != NULL);//判断是否扩容SLCheckCapacity(ps);//旧数据往后挪动一位for (int i = ps->size; i > 0; i--){ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];}ps->arr[0] = x;ps->size++;
}

测试尾插

测试头插

打印函数

void SLPrint(SL* ps)
{for (int i = 0; i < ps->size; i++){printf("%d ", ps->arr[i]);}printf("\n");
}

ok,扩容没有问题，这样就说明增加操作没有问题了。另外不能传入一个空值，所以要进行assert断言。

3.4 删除数据：头删和尾删

删除数据要分两种情况：顺序表为空，则不能进行删除；顺序表不为空，尾删则删除最后一个有效数据，size--。头删就要删除第一个数据，然后把后面的数据往前挪动

//顺序表的头部/尾部的删除
void SLPoBack(SL* ps);
void SLPoFront(SL* ps);
//顺序表的头部/尾部的删除
void SLPoBack(SL* ps)
{assert(ps != NULL);assert(ps->size);//顺序表为空不能进行删除//顺序表不为空ps->size--;
}void SLPoFront(SL* ps)
{assert(ps != NULL);assert(ps->size);//顺序表为空不能进行删除//不为空执行挪动操作,后面的数据往前挪动一位for (int i = 0; i < ps->size - 1; i++){ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];}ps->size--;
}
测试尾删

测试头删

 3.5 指定位置删除或者插入数据

指定位置之前插入数据

void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x);
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{assert(ps);assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);//pos不能超过当前顺序表的有效数据SLCheckCapacity(ps);//检查是否有空间可以插入//pos及之后的数据往后挪动一位，pos空出来,size++for (int i=ps->size; i>pos; i--){ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];}ps->arr[pos] = x;ps->size++;
}

 测试：

删除指定位置的数据

void SLErase(SL* ps, int pos);
void SLErase(SL* ps, int pos)
{assert(ps != NULL);assert(pos >= 0 && pos < ps->size);//只能对size之前的数据进行删除//pos以后的数据往前挪动一位for (int i=pos; i<ps->size-1; i++){ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];}ps->size--;
}

测试

3.6 查找数据
int SLFind(SL* ps, SLDataType x);
int SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{assert(ps);for (int i = 0; i < ps->size; i++){if (ps->arr[i] == x){return i;}}return -1;
}

测试

3.7 修改数据
void SLRevise(SL* ps,int pos,SLDataType x);

void SLRevise(SL* ps,int pos,SLDataType x)
{if (pos >= ps->size)printf("修改失败!要修改的元素不存在\n");else{printf("修改成功,新数据为：");ps->arr[pos] = x;}
}

测试 

4.完整代码呈现

 SeqList.h

#pragma once
//头文件的作用是定义顺序表的结构，顺序表要实现的接口/方法
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>//动态顺序表
//typedef Info SLDataType;typedef int SLDataType;
typedef struct SeqList  //方法一
{SLDataType* arr;//存储数据的底层结构int capacity;   //记录顺序表的空间大小int size;       //记录顺序表当前有效的数据个数
}SL;//typedef struct SeqList SL;   //方法二//初始化和销毁
void SLInit(SL* ps);
void SLDestroy(SL* ps);
void SLPrint(SL* ps);//顺序表的头部/尾部的插入
void SLPushBack(SL* ps,SLDataType x);//尾插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);//头插//顺序表的头部/尾部的删除
void SLPoBack(SL* ps);
void SLPoFront(SL* ps);//指定位置之前插入数据
//删除指定位置的数据
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x);
void SLErase(SL* ps, int pos);
int SLFind(SL* ps, SLDataType x);//修改数据
void SLRevise(SL* ps,int pos,SLDataType x);

SeqList.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
//具体实现顺序表里定义的接口/方法
#include"SeqList.h"
//初始化和销毁
void SLInit(SL* ps)//ps是形参
{ps->arr = NULL;ps->size = ps->capacity = 0;
}void SLCheckCapacity(SL* ps)
{if (ps->size == ps->capacity){int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;//扩容成倍数增加，每次扩容2倍//ps->arr=(SLDataType*)realloc(ps->arr,2 * ps->capacity)//不能这样写，因为初始化capacity为0SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDataType));//要乘以数据类型的大小if (tmp == NULL){perror("realloc fail!");exit(1);//扩容失败直接中断程序}//扩容成功ps->arr = tmp;ps->capacity = newCapacity;}
}//顺序表的头部/尾部的插入
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)//尾插
{assert(ps != NULL);//空间不够，扩容。当capacity <= size时SLCheckCapacity(ps);//空间足够，直接插入。当capacity>size时ps->arr[ps->size++] = x;//ps->size++;
}void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)//头插
{assert(ps != NULL);//判断是否扩容SLCheckCapacity(ps);//旧数据往后挪动一位for (int i = ps->size; i > 0; i--){ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];}ps->arr[0] = x;ps->size++;
}//顺序表的头部/尾部的删除
void SLPoBack(SL* ps)
{assert(ps != NULL);assert(ps->size);//顺序表为空不能进行删除//顺序表不为空ps->size--;
}void SLPoFront(SL* ps)
{assert(ps != NULL);assert(ps->size);//顺序表为空不能进行删除//不为空执行挪动操作,后面的数据往前挪动一位for (int i = 0; i < ps->size - 1; i++){ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];}ps->size--;
}//指定位置之前插入数据
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{assert(ps);assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);//pos不能超过当前顺序表的有效数据SLCheckCapacity(ps);//pos及之后的数据往后挪动一位，pos空出来,size++for (int i=ps->size; i>pos; i--){ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];}ps->arr[pos] = x;ps->size++;
}//删除指定位置的数据
void SLErase(SL* ps, int pos)
{assert(ps != NULL);assert(pos >= 0 && pos < ps->size);//只能对size之前的数据进行删除//pos以后的数据往前挪动一位for (int i=pos; i<ps->size-1; i++){ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];}ps->size--;
}//在顺序表中查找x
int SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{assert(ps);for (int i = 0; i < ps->size; i++){if (ps->arr[i] == x){return i;}}return -1;
}//修改数据
void SLRevise(SL* ps,int pos,SLDataType x)
{if (pos >= ps->size)printf("修改失败!要修改的元素不存在\n");else{printf("修改成功,新数据为：");ps->arr[pos] = x;}
}void SLDestroy(SL* ps)
{assert(ps);if (ps->arr){free(ps->arr);}ps->arr = NULL;ps->size = ps->capacity = 0;
}void SLPrint(SL* ps)
{for (int i = 0; i < ps->size; i++){printf("%d ", ps->arr[i]);}printf("\n");
}

test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
//测试动作：测试顺序表
#include"SeqList.h"void slTest01()
{SL sl;SLInit(&sl);//传址调用//测试尾插/*SLPushBack(&sl, 1);SLPushBack(&sl, 2);SLPushBack(&sl, 3);SLPushBack(&sl, 4);SLPrint(&sl);	*///1 2 3 4//SLPushBack(&sl, 5);//SLPrint(&sl);	//1 2 3 4测试头插/*SLPushFront(&sl, 5);SLPushFront(&sl, 6);SLPushFront(&sl, 7);SLPrint(&sl);*///测试尾删/*SLPoBack(&sl);SLPoBack(&sl);SLPrint(&sl);*///测试头删/*SLPoFront(&sl);SLPoFront(&sl);SLPrint(&sl);*///测试指定位置插入//SLInsert(&sl, 0, 100);//SLPrint(&sl);//SLInsert(&sl, sl.size, 200);//在size位置插入数据//SLPrint(&sl);//测试删除指定位置的数据SLPushBack(&sl, 1);SLPushBack(&sl, 2);SLPushBack(&sl, 3);SLPushBack(&sl, 4);SLPrint(&sl);SLErase(&sl, 2);SLPrint(&sl);/*SLErase(&sl, sl.size - 1);SLPrint(&sl);*///修改数据SLRevise(&sl, 1, 5);SLPrint(&sl);SLRevise(&sl, 4, 5);
}void slTest02()
{SL sl;SLInit(&sl);//传址调用//测试尾插SLPushBack(&sl, 1);SLPushBack(&sl, 2);SLPushBack(&sl, 3);SLPushBack(&sl, 4);SLPrint(&sl);//测试查找int ret = SLFind(&sl, 2);if (ret < 0){printf("数据不存在，查找失败！");}else {printf("数据找到了，在下标为%d的位置\n", ret);}
}//void slTest03()
//{
//	SL sl;
//	SLInit(&sl);
//	SLDestroy(&sl);
//}int main()
{//slTest01();slTest02();//slTest03();return 0;
}

终于大功告成了，感谢小伙伴们能看到这里，说明你们都想学好C语言，小伙伴们，我们一起加油。根据这个增删查改，我们就可以写出一个小程序了，那么就是通讯录的实现。等我有时间了我也会把通讯录的实现分享出来，供大家学习参考。感谢各位观看。

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