顺序表及其多种实现方式 --- C/C++

所谓顺序表，即线性表的顺序存储结构。下面给出的是数据结构---线性表的定义。

ADT List{

　　数据对象：

　　　　线性表的数据对象的集合为{a1,a2,a3,...,an}，每个元素的类型为ElemType。

　　数据关系：

　　　　除第一个元素a1外，每一个元素有且只有一个直接前驱元素，除了最后一个元素an外，每个元素有且仅有一个直接后继元素。

　　　　数据元素之间的关系是一对一的关系。

　　基础操作：

　　　　InitList(&L);  //构造一个空的线性表

　　　　DestroyList(&L); //销毁线性表

　　　　ClearList(&L); //清空线性表

　　　　ListEmpty(L); //若线性表为空，返回true，否则返回false

　　　　ListLength(L);//求表长

　　　　GetElem(L, i, &e); //将线性表中第i个元素赋值给e

　　　　LocateElem(L, e, cmp()); //返回L中第一个满足cmp()函数的元素的序号，若不存在，则返回0

　　　　ListInsert(&L, i, e); //在L中的第i个位置之前插入元素e且L的长度+1

　　　　ListDelete(&L, i, &e); //删除L中的第i个元素并用e返回其值，且L的长度-1

　　　　ListTraverse(L, visit()); //线性表的遍历，依次对每个元素调用visit函数

　　其他操作：

　　　　PrioElem(L, cur_e, &pre_e); //cue_e是L中的数据元素，用pre_e返回其前驱;若无前驱则操作失败

　　　　NextElem(L, cue_e, &next_e); //cur_e是L中的数据元素,用next_e返回后继;若无后继则操作失败

　　　　union(&L1, &L2); //求二者元素并集;又可根据线性表是否有序有不同的操作。

}

以下是线性表的顺序存储结构的多种实现方式，详细参阅代码。(大部分只实现了基础操作)

1.用C语言实现顺序表 静态数组方式

/************************************************************************
    用C语言实现顺序表 静态数组方式
************************************************************************/
#include <cstdio>

typedef int ElemType;
typedef int Status;

const int ERROR = 0;
const int OK = 1;
const int TRUE = 1;
const int FALSE = 0;
const int LIST_SIZE = 100;

//定义顺序表结构ADT
typedef struct{
    int elem[LIST_SIZE];
    int length;
}SqList, *pList;

//初始化顺序表
Status InitList(pList List)
{
    List->length = 0;
    return OK;
}

//释放顺序表
Status DestroyList(pList List)
{
    List->length = 0;
    return OK;
}

//判断顺序表是否为空 是 返回 1 否则 返回 0
Status ListEmpty(pList List)
{
    if (List->length)
        return FALSE;
    return TRUE;
}

//返回顺序表的长度
int ListLength(pList List)
{
    return List->length;
}

//根据下标获取元素
Status GetElem(pList List, int i, ElemType *e)
{
    if (i < 1 || i > List->length)
        return ERROR;
    //第i个数据元素存储在下标为i-1的数组中
    *e = List->elem[i - 1];
    return OK;
}

//判断给定数据是否为顺序表的元素
Status LocateElem(pList List, int e)
{
    if (ListEmpty(List))
        return ERROR;
    for (int i = 0; i < List->length; ++i)
    {
        if (e == List->elem[i])
            return TRUE;
    }
    return FALSE;
}

//返回元素的前驱
Status PriorElem(pList List, ElemType cur_e, ElemType *pre_e)
{
    if (0 == List->length)
        return ERROR;
    for (int i = 0; i < List->length; ++i)
    {
        if (cur_e == List->elem[i] && i != 0){
            *pre_e = List->elem[i - 1];
            return OK;
        }
    }
    return ERROR;

}

//返回元素cur_e的后驱
Status NextElem(pList List, ElemType cur_e, ElemType *next_e)
{
    if (0 == List->length)
        return ERROR;
    for (int i = 0; i < List->length - 1; ++i)
    {
        if (cur_e == List->elem[i]){
            *next_e = List->elem[i + 1];
            return OK;
        }
    }
    return ERROR;
}

//在数据元素i之前插入新元素
Status ListInsert(pList List, int i, ElemType e)
{
    if (i < 1 || i > List->length + 1)
        return ERROR;
    if (LIST_SIZE <= List->length)
        return ERROR;
    //q为插入位置,次位置及之后的要先移位才能在q这插入
    ElemType* q = &List->elem[i - 1];
    //移位
    for (ElemType *p = &List->elem[List->length - 1]; p >= q; --p)
        *(p + 1) = *p;
    *q = e;
    ++List->length;
    return OK;
}

//删除顺序表中的第i个数据元素,并用e返回
Status ListDelete(pList List, int i, ElemType *e)
{
    if (i < 1 || i > List->length)
        return ERROR;
    //p为需要删除的元素地址 讲后面的一层层移位就好 q为最后一位元素地址
    ElemType *p = &List->elem[i - 1];
    ElemType *q = &List->elem[List->length - 1];
    *e = *p;
    //移位
    while (p < q){
        *p = *(p + 1);
        ++p;
    }
    --List->length;
    return OK;
}

//线性表的遍历
Status ListTraverse(pList List, void(*visit)(ElemType elem))
{
    if (ListEmpty(List))
        return ERROR;
    for (int i = 0; i < List->length; ++i)
        visit(List->elem[i]);
    return OK;
}

void visit(ElemType e){
    printf("%4d", e);
}

int main()
{
#ifdef _LOCAL
    freopen("input.txt", "r", stdin);
#endif
    SqList MyList;
    pList List = &MyList;

    InitList(List);
    ElemType tmp;
    for (int i = 1; i <= 5; ++i)
    {
        scanf("%d", &tmp);
        if (!ListInsert(List, i, tmp)){
            printf("ListInsert Error!\n");
        }
    }

    //if (!ListDelete(List, 5, &tmp)){
    //    printf("ListDelete Error!\n");
    //}
    //else{
    //    printf("Delete %d\n", tmp);
    //}

    ListTraverse(List, visit); printf("\n");

    return 0;
}

2.C语言实现顺序表，内存动态分配方式

/************************************************************************
    C语言实现顺序表，内存动态分配方式
************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define LIST_INIT_SIZE 15
#define ADD_SIZE 10
#define OVERFLOW -2

typedef int ElemType;
typedef int Status;

typedef struct{
    int *elem;
    int length;    //线性表当前长度
    int listsize;    //顺序表已分配空间
}SqList, *pList;

//创建一个顺序表
Status InitList(pList List){
    List->elem = (ElemType*)malloc(LIST_INIT_SIZE * sizeof(ElemType));
    if (!List->elem)
        exit(OVERFLOW);
    List->length = 0;
    List->listsize = LIST_INIT_SIZE;
    return OK;
}

//销毁该顺序表
Status DestroyList(pList List){
    if (List->elem){
        free(List->elem);
        List->elem = NULL;
        return OK;
    }
    else{
        return ERROR;
    }
}

//判断顺序表是否为空
Status ListEmpty(pList List){
    if (List){
        return !List->length;
    }
    return ERROR;
}

//清空顺序表
Status ClearList(pList List){
    if (List){
        List->length = 0;
        return OK;
    }
    else{
        return ERROR;
    }
}

//返回顺序表元素个数
Status ListLength(pList List){
    if (List){
        return List->length;
    }
    else{
        return ERROR;
    }
}

//获取元素i
Status GetElem(pList List, int i, ElemType *e){
    if (List){
        if (i < 1 || i > List->length)
            return ERROR;
        *e = List->elem[i - 1];
        return OK;
    }
    else{
        return ERROR;
    }
}

//返回元素e的下标
Status LocateElem(pList List, ElemType e){
    if (List){
        for (int i = 0; i < List->length; ++i)
        {
            if (e == List->elem[i])
                return i + 1;
        }
        return 0;
    }
    else{
        return ERROR;
    }
}

//i之前插入元素
Status ListInsert(pList List, int i, ElemType e){
    if (List){
        //插入位置出错，报错
        if (i < 1 || i > List->length + 1){
            return ERROR;
        }
        //空间已满，重新分配
        if (List->length >= List->listsize){
            //重新分配空间
            ElemType *newbase = (ElemType*)realloc(List->elem, (List->listsize + ADD_SIZE)*sizeof(ElemType));
printf("Realloc!\n");
            if (!newbase){
                exit(OVERFLOW);
            }
            //将重新分配的空间赋给线性表中的指针
            List->elem = newbase;
            //更新当前已分配的空间
            List->listsize += ADD_SIZE;
        }
        //利用指针p、q移位,p指向尾元素的后一位，q指向目标地址
        ElemType *p = &List->elem[List->length];
        ElemType *q = &List->elem[i - 1];
        while (p > q){
            *p = *(p - 1);
            --p;
        }
        *q = e;
        ++List->length;
        return OK;
    }
    else
    {
        return ERROR;
    }
}

//删除i处元素
Status ListDelete(pList List, int i, ElemType *e){
    if (List){
        if (i < 1 || i > List->length){
            return ERROR;
        }
        ElemType *p = &List->elem[i - 1];
        ElemType *q = &List->elem[List->length-1];
        while (p < q){
            *p = *(p + 1);
            ++p;
        }
        --List->length;
        return OK;
    }
    else{
        return ERROR;
    }
}

Status ListPrint(pList List)
{
    if (List){
        for (int i = 0; i < List->length; ++i)
            printf(i ? " %d" : "%d", List->elem[i]);
        return OK;
    }
    else{
        printf("Empty List!");
        return ERROR;
    }
}

int main()
{
    SqList MyList;
    pList pMyList = &MyList;
    InitList(pMyList);
    for (int i = 1; i <= 10; ++i)
        ListInsert(pMyList, i, i);

    ListPrint(pMyList);

    return 0;
}

3.用C++实现顺序表 静态数组方式 面向对象

/************************************************************************
    用C++实现顺序表 静态数组方式 面向对象
************************************************************************/
#include <cstdio>

const bool OK = 1;
const bool ERROR = 0;
const bool TRUE = 1;
const bool FALSE = 0;
const int LIST_SIZE = 100;

typedef int ElemType;
typedef int Status;

class SqList{
private:
    ElemType elem[LIST_SIZE];
    int length;
public:
    SqList();    //默认构造函数
    ~SqList();    //析构函数
    Status ListEmpty();    //判断顺序表是否为空
    int ListLength();    //获取顺序表的长度
    Status GetElem(int i, ElemType& e);    //获取第i个元素
    Status LocateElem(int e);    //e为顺序表中的元素，返回e的下标,0表示失败
    Status ListInsert(int i, ElemType e);    //在第i个元素之前插入e并是length加1
    Status ListDelete(int i, ElemType &e);    //删除顺序表的第i个元素
    Status ListTraverse(void (*visit)(ElemType &e));    //输出该顺序表
};

void visit(ElemType& e){
    printf("%4d", e);
}

int main()
{
    SqList Test;
    ElemType tmp;

    for (int i = 1; i <= 5; ++i)
        Test.ListInsert(i, i);
    //Test.ListDelete(3, tmp);

    Test.ListTraverse(visit);
    putchar(10);

    return 0;
}

SqList::SqList(){
    this->length = 0;
}

SqList::~SqList(){
    this->length = 0;
}

Status SqList::ListEmpty(){
    return !length;
}

int SqList::ListLength(){
    return this->length;
}

Status SqList::GetElem(int i, int& e){
    if (i < 1 || i > length)
        return ERROR;
    e = elem[i - 1];
    return OK;
}

Status SqList::LocateElem(int e){
    for (int i = 0; i < length; ++i)
    {
        if (e == this->elem[i])
            return i + 1;
    }
    return ERROR;
}

Status SqList::ListInsert(int i, int e){
    if (i < 1 || i > this->length + 1)
        return ERROR;
    if (this->length >= LIST_SIZE)
        return ERROR;
    //先将i位置及之后的元素后移,推荐使用指针实现
    ElemType *q = &this->elem[i - 1];    //q为目标地址
    for (ElemType *p = &this->elem[this->length]; p > q; --p)
    {
        *p = *(p - 1);
    }
    *q = e;
    ++length;
    return OK;

}

Status SqList::ListDelete(int i, int &e){
    if (i < 1 || i > length)
        return ERROR;
    //从目标地址的后一个元素开始一个个往前移
    ElemType *p = &elem[i - 1];    //p为目标地址
    ElemType *q = &elem[length];//q为尾元素的地址
    while (p < q){
        *p = *(p + 1);
        ++p;
    }
    --length;
    return OK;
}

Status SqList::ListTraverse(void(*visit)(ElemType &e)){
    if (length){
        for (int i = 0; i < length; ++i)
            visit(elem[i]);
        return OK;
    }
    else{
        printf("Empty List!");
        return OK;
    }

}

4.用C++和模板实现顺序表

/************************************************************************
    用C++和模板实现顺序表
************************************************************************/
#include <cstdio>

const int MAX_SIZE = 100;
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
//#define FALSE　0
#define OVERFLOW -1
typedef int Status;

template<typename ElemType>
class SqList{
    ElemType m_data[MAX_SIZE+1]; //为了排序查找方便，从1下标开始存储
    int m_length;
public:
    //默认构造函数,相当于InitList()
    SqList() :m_length(0){}
    //析构函数,相当于DestroyList(),但什么也不做
    ~SqList(){ }
    //清空顺序表
    void ClearList(){
        m_length = 0;
    }
    //判断线性表是否为空
    bool ListEmpty(){
        return !m_length;
    }
    //求表长
    int ListLength(){
        return m_length;
    }
    //取得顺序表中的第i个元素
    Status GetElem(int i, ElemType& e){
        if (i < 1 || i > m_length)
            return ERROR;
        e = m_data[i];
        return OK;
    }
    //返回L中第一个满足cmp()函数的元素的序号，若不存在，则返回0
    Status LocateElem(ElemType e, bool(*cmp)(ElemType, ElemType)){
        m_data[0] = e;
        int i = m_length;
        while (!cmp(e, m_data[i])){
            --i;
        }
        return i;
    }
    //在L中的第i个位置之前插入元素e且L的长度+1
    Status ListInsert(int i, ElemType e){
        if (i < 1 || i > m_length + 1 || m_length >= MAX_SIZE){
            return ERROR;
        }
        for (int k = m_length; k >= i; --k){
            m_data[k+1] = m_data[k];
        }
        m_data[i] = e;
        ++m_length;
        return OK;
    }
    //删除L中的第i个元素并用e返回其值，且L的长度-1
    Status ListDelete(int i, ElemType& e){
        if (i < 1 || i > m_length)
            return ERROR;
        for (int j = i; j < m_length; ++j){
            m_data[j] = m_data[j + 1];
        }
        --m_length;
        return OK;
    }
    //线性表的遍历，依次对每个元素调用visit函数
    Status ListTraverse(void(*visit)(ElemType e)){
        if (m_length == 0){
            printf("Empty SqList");
            return ERROR;
        }
        for (int i = 1; i <= m_length; ++i){
            visit(m_data[i]);
        }
        return OK;
    }
};

bool cmp(int a, int b){
    return a == b;
}

void visit(int a){
    printf("%3d", a);
}

int main()
{
#ifdef _LOCAL
    freopen("input.txt", "r", stdin);
#endif
    SqList<int> L;
    int n, tmp;
    scanf("%d", &n);
    for (int i = 1; i <= n; ++i){
        scanf("%d", &tmp);
        L.ListInsert(i, tmp);
    }
    L.ListDelete(3, tmp);

    L.ListTraverse(visit); printf("\n");

}