顺序表的应用

文章目录

  • 目录
    • 1. 基于动态顺序表实现通讯录项目
    • 2.顺序表经典算法
      • 2.1 [移除元素](https://leetcode.cn/problems/remove-element/description/)
      • 2.2 [合并两个有序数组](https://leetcode.cn/problems/merge-sorted-array/description/)
    • 3. 顺序表的问题及思考

目录

  • 基于动态顺序表实现通讯录项目
  • 顺序表经典算法
  • 顺序表的问题及思考

1. 基于动态顺序表实现通讯录项目

我们先写一个框架：

//Contact.h#include <stdio.h>//暂时加上

//ConTest.c#include "Contact.h"//通讯录菜单
void menu()
{printf("******************通讯录******************\n");printf("*******1. 添加联系人  2.删除联系人********\n");printf("*******3. 修改联系人  4.查找联系人********\n");printf("*******5. 查看通讯录  0.  退 出   ********\n");printf("******************************************\n");
}int main()
{int op = -1;do{menu();printf("请选择您的操作：\n");scanf("%d", &op);switch (op){case 1://添加联系人break;case 2://删除联系人break;case 3://修改联系人break;case 4://查找联系人break;case 5://查看通讯录break;case 0://退出通讯录printf("通讯录退出中...\n");break;default:break;}} while (op != 0);return 0;
}

接着，我们就可以开始添加具体操作了：

先要创建通讯录数据类型：

//Contact.h#define NAME_MAX 100
#define GENDER_MAX 10
#define TEL_MAX 12
#define ADDR_MAX 100//通讯录数据类型
typedef struct PersonInfo
{char name[NAME_MAX];int age;char gender[GENDER_MAX];char tel[TEL_MAX];char addr[ADDR_MAX];
}Info;

我们要把之前写的顺序表中数组的类型进行替换：

//SeqList.h#include "Contact.h"typedef Info SLDataType;

然后我们写接口：

//Contact.h//通讯录提供的操作typedef struct SeqList Contact;//通讯录的初始化和销毁
void ContactInit(Contact* pcon);//实际初始化的还是顺序表

这里我们想把 SL 换成 Contact，这样看上去更好理解，所以就要 typedef struct SeqList Contact; ，但是要使用struct SeqList 就要 #include “SeqList.h” ，但是这样会出现一个问题：
头文件嵌套问题
解决办法：前置声明

//Contact.h//使用顺序表的前置声明
struct SeqList;typedef struct SeqList Contact;//通讯录提供的操作//通讯录的初始化和销毁
void ContactInit(Contact* pcon);//实际初始化的还是顺序表
void ContactDestroy(Contact* pcon);//增加、删除、修改、查找、查看通讯录
void ContactAdd(Contact* pcon);
void ContactDel(Contact* pcon);
void ContactModify(Contact* pcon);
void ContactFind(Contact* pcon);
void ContactShow(Contact* pcon);

此外，以下代码不再适用，直接注释掉：

//SeqList.c//在顺序表中查找x
//int SLFind(SL* ps, SLDataType x)
//{
//	//加上断言对代码的健壮性更好
//	assert(ps);
//
//	for (int i = 0; i < ps->size; i++)
//	{
//		if (x == ps->arr[i])
//		{
//			return i;
//		}
//	}
//
//	return -1;
//}

因为现在 ps->arr[i] 已经变成一个结构体了，不能直接使用 == 来比较

接下来就是方法的具体实现：

//Contact.c//#include "Contact.h"
#include "SeqList.h"//通讯录的初始化和销毁
//SL* ps
void ContactInit(Contact* pcon)
{SLInit(pcon);
}void ContactDestroy(Contact* pcon)
{SLDestroy(pcon);
}//增加、删除、修改、查找、查看通讯录
void ContactAdd(Contact* pcon)
{//创建联系人结构体变量Info info;printf("请输入联系人姓名:\n");scanf("%s", info.name);printf("请输入联系人年龄:\n");scanf("%d", &info.age);printf("请输入联系人性别:\n");scanf("%s", info.gender);printf("请输入联系人电话:\n");scanf("%s", info.tel);printf("请输入联系人住址:\n");scanf("%s", info.addr);//保存数据到通讯录（顺序表）SLPushBack(pcon, info);
}void ContactShow(Contact* pcon)
{printf("%s %s %s %s %s\n", "姓名", "性别", "年龄", "电话", "住址");for (int i = 0; i < pcon->size; i++){printf("%s %s %d %s %s\n",pcon->arr[i].name,pcon->arr[i].gender,pcon->arr[i].age,pcon->arr[i].tel,pcon->arr[i].addr);}
}int FindByName(Contact* pcon, char name[])
{for (int i = 0; i < pcon->size; i++){if (0 == strcmp(pcon->arr[i].name, name)){//找到了return i;}}return -1;
}void ContactDel(Contact* pcon)
{//删除之前一定要先查找//找到了，可以删除//找不到，不能执行删除printf("请输入要删除的联系人姓名:\n");char name[NAME_MAX];scanf("%s", name);int findIndex = FindByName(pcon, name);if (findIndex < 0){printf("要删除的联系人不存在！\n");return;}//执行删除操作SLErase(pcon, findIndex);printf("联系人删除成功！\n");
}void ContactModify(Contact* pcon)
{//修改之前要先查找//找到了，执行修改操作//没有找到，不能执行修改操作char name[NAME_MAX];printf("请输入要修改的联系人姓名\n");scanf("%s", name);int findIndex = FindByName(pcon, name);if (findIndex < 0){printf("要修改的联系人不存在！\n");return;}//找到了，执行修改操作printf("请输入姓名:\n");scanf("%s", pcon->arr[findIndex].name);printf("请输入年龄:\n");scanf("%d", &pcon->arr[findIndex].age);printf("请输入性别:\n");scanf("%s", pcon->arr[findIndex].gender);printf("请输入电话:\n");scanf("%s", pcon->arr[findIndex].tel);printf("请输入地址:\n");scanf("%s", pcon->arr[findIndex].addr);printf("联系人修改成功！\n");
}void ContactFind(Contact* pcon)
{char name[NAME_MAX];printf("请输入要查找的用户姓名:\n");scanf("%s", name);int findIndex = FindByName(pcon, name);if (findIndex < 0){printf("该联系人不存在！\n");return;}//找到了，打印一下查找的联系人信息printf("%s %s %s %s %s\n", "姓名", "性别", "年龄", "电话", "住址");printf("%s %s %d %s %s\n",pcon->arr[findIndex].name,pcon->arr[findIndex].gender,pcon->arr[findIndex].age,pcon->arr[findIndex].tel,pcon->arr[findIndex].addr);
}

完整代码：

//SeqList.h#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <string.h>
#include "Contact.h"//动态顺序表typedef Info SLDataType;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;//初始化和销毁
void SLInit(SL* ps);
void SLDestroy(SL* ps);//顺序表的尾部插入
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x);//删除指定位置数据
void SLErase(SL* ps, int pos);

//SeqList.c#include "SeqList.h"//初始化和销毁
void SLInit(SL* ps)
{assert(ps);ps->arr = NULL;ps->size = ps->capacity = 0;
}void SLCheckCapacity(SL* ps)
{if (ps->size == ps->capacity){int newCapacity = 0 == ps->capacity ? 4 : 2 * ps->capacity;SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLDataType));if (NULL == tmp){perror("realloc fail!");exit(1);}//扩容成功ps->arr = tmp;ps->capacity = newCapacity;}
}//顺序表的尾部插入
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{assert(ps);//空间不够，扩容SLCheckCapacity(ps);//空间足够，直接插入ps->arr[ps->size++] = x;
}//删除指定位置数据
void SLErase(SL* ps, int pos)
{assert(ps);assert(pos >= 0 && pos < ps->size);//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--;
}void SLDestroy(SL* ps)
{assert(ps);free(ps->arr);ps->arr = NULL;ps->size = ps->capacity = 0;
}

//Contact.h#define NAME_MAX 100
#define GENDER_MAX 10
#define TEL_MAX 12
#define ADDR_MAX 100//通讯录数据类型
typedef struct PersonInfo
{char name[NAME_MAX];int age;char gender[GENDER_MAX];char tel[TEL_MAX];char addr[ADDR_MAX];
}Info;//使用顺序表的前置声明
struct SeqList;typedef struct SeqList Contact;//通讯录提供的操作//通讯录的初始化和销毁
void ContactInit(Contact* pcon);//实际初始化的还是顺序表
void ContactDestroy(Contact* pcon);//增加、删除、修改、查找、查看通讯录
void ContactAdd(Contact* pcon);
void ContactDel(Contact* pcon);
void ContactModify(Contact* pcon);
void ContactFind(Contact* pcon);
void ContactShow(Contact* pcon);

//Contact.c#include "SeqList.h"//通讯录的初始化和销毁
//SL* ps
void ContactInit(Contact* pcon)
{SLInit(pcon);
}void ContactDestroy(Contact* pcon)
{SLDestroy(pcon);
}//增加、删除、修改、查找、查看通讯录
void ContactAdd(Contact* pcon)
{//创建联系人结构体变量Info info;printf("请输入联系人姓名:\n");scanf("%s", info.name);printf("请输入联系人年龄:\n");scanf("%d", &info.age);printf("请输入联系人性别:\n");scanf("%s", info.gender);printf("请输入联系人电话:\n");scanf("%s", info.tel);printf("请输入联系人住址:\n");scanf("%s", info.addr);//保存数据到通讯录（顺序表）SLPushBack(pcon, info);
}int FindByName(Contact* pcon, char name[])
{for (int i = 0; i < pcon->size; i++){if (0 == strcmp(pcon->arr[i].name, name)){//找到了return i;}}return -1;
}void ContactDel(Contact* pcon)
{//删除之前一定要先查找//找到了，可以删除//找不到，不能执行删除printf("请输入要删除的联系人姓名:\n");char name[NAME_MAX];scanf("%s", name);int findIndex = FindByName(pcon, name);if (findIndex < 0){printf("要删除的联系人不存在！\n");return;}//执行删除操作SLErase(pcon, findIndex);printf("联系人删除成功！\n");
}void ContactModify(Contact* pcon)
{//修改之前要先查找//找到了，执行修改操作//没有找到，不能执行修改操作char name[NAME_MAX];printf("请输入要修改的联系人姓名\n");scanf("%s", name);int findIndex = FindByName(pcon, name);if (findIndex < 0){printf("要修改的联系人不存在！\n");return;}//找到了，执行修改操作printf("请输入姓名:\n");scanf("%s", pcon->arr[findIndex].name);printf("请输入年龄:\n");scanf("%d", &pcon->arr[findIndex].age);printf("请输入性别:\n");scanf("%s", pcon->arr[findIndex].gender);printf("请输入电话:\n");scanf("%s", pcon->arr[findIndex].tel);printf("请输入地址:\n");scanf("%s", pcon->arr[findIndex].addr);printf("联系人修改成功！\n");
}void ContactFind(Contact* pcon)
{char name[NAME_MAX];printf("请输入要查找的用户姓名:\n");scanf("%s", name);int findIndex = FindByName(pcon, name);if (findIndex < 0){printf("该联系人不存在！\n");return;}//找到了，打印一下查找的联系人信息printf("%s %s %s %s %s\n", "姓名", "性别", "年龄", "电话", "住址");printf("%s %s %d %s %s\n",pcon->arr[findIndex].name,pcon->arr[findIndex].gender,pcon->arr[findIndex].age,pcon->arr[findIndex].tel,pcon->arr[findIndex].addr);
}void ContactShow(Contact* pcon)
{printf("%s %s %s %s %s\n", "姓名", "性别", "年龄", "电话", "住址");for (int i = 0; i < pcon->size; i++){printf("%s %s %d %s %s\n",pcon->arr[i].name,pcon->arr[i].gender,pcon->arr[i].age,pcon->arr[i].tel,pcon->arr[i].addr);}
}

//ConTest.c#include "SeqList.h"//通讯录菜单
void menu()
{printf("******************通讯录******************\n");printf("*******1. 添加联系人  2.删除联系人********\n");printf("*******3. 修改联系人  4.查找联系人********\n");printf("*******5. 查看通讯录  0.  退 出   ********\n");printf("******************************************\n");
}int main()
{int op = -1;//创建通讯录结构对象Contact con;ContactInit(&con);do{menu();printf("请选择您的操作：\n");scanf("%d", &op);switch (op){case 1://添加联系人ContactAdd(&con);break;case 2://删除联系人ContactDel(&con);break;case 3://修改联系人ContactModify(&con);break;case 4://查找联系人ContactFind(&con);break;case 5://查看通讯录ContactShow(&con);break;case 0://退出通讯录printf("通讯录退出中...\n");break;default:break;}} while (op != 0);//销毁通讯录ContactDestroy(&con);return 0;
}

2.顺序表经典算法

2.1 移除元素

移除元素

int removeElement(int* nums, int numsSize, int val)
{//定义两个变量int src = 0, dst = 0;while (src < numsSize){//nums[src] == val,src++//否则赋值,src和dst都++if (nums[src] == val){src++;}else{//说明src指向位置的值不等于valnums[dst] = nums[src];dst++;src++;}}//此时dst的值刚好是数组的新长度return dst;
}

2.2 合并两个有序数组

合并两个有序数组

void merge(int* nums1, int nums1Size, int m, int* nums2, int nums2Size, int n)
{int l1 = m - 1;int l2 = n - 1;int l3 = m + n - 1;while (l1 >= 0 && l2 >= 0){//从后往前比大小if (nums1[l1] > nums2[l2]){nums1[l3--] = nums1[l1--];}else{nums1[l3--] = nums2[l2--];}}//要么是l1 < 0，要么是l2 < 0while (l2 >= 0){nums1[l3--] = nums2[l2--];}
}

3. 顺序表的问题及思考

  1. 中间/头部的插入删除，时间复杂度为O(N)。
  2. 增容需要申请新空间，拷贝数据，释放旧空间，会有不小的消耗。
  3. 增容一般是呈2倍的增长，势必会有⼀定的空间浪费。例如当前容量为100，满了以后增容到200，我们再继续插入了5个数据，后面没有数据插入了，那么就浪费了95个数据空间。

是否存在一种数据结构，能够解决以上顺序表表现出来的问题：

  1. 中间/头部的插入删除，可以一步到位，不需要挪动数据
  2. 不需要扩容
  3. 不会造成空间浪费

链表这种数据结构就可以解决这些问题，我们在下一篇中就会进行介绍。

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