Linux C 数据结构---线性表

数据结构指的是数据元素及数据元素之间的相互关系，包含下面三方面的内容：

其中，线性表是最基本、最简单、也是最常用的一种数据结构。线性表中数据元素之间的关系是一对一的关系，即除了第一个和最后一个数据元素之外，其它数据元素都是首尾相接的。线性表的逻辑结构简单，便于实现和操作。因此，线性表这种数据结构在实际应用中是广泛采用的一种数据结构。

线性表是一个线性结构，它是一个含有n≥0个结点的有限序列，对于其中的结点，有且仅有一个开始结点没有前驱但有一个后继结点，有且仅有一个终端结点没有后继但有一个前驱结点，其它的结点都有且仅有一个前驱和一个后继结点。

特征：

1．集合中必存在唯一的一个“第一元素”；
2．集合中必存在唯一的一个 “最后元素” ；
3．除最后一个元素之外，均有唯一的后继(后件)；
4．除第一个元素之外，均有唯一的前驱(前件)；

线性表作为一种基本的数据结构类型，在计算机存储器的映像（或表示）一般有两种形式：

1、顺序映像---即我们常用的数组

2、链式映像---即我们常用的链表

今天，我们先来学习顺序存储结构：

一、顺序存储结构的表示

1、顺序存储结构的特点：

1）逻辑上相邻的元素A(i) A(i+1)，其存储位置也是相邻的；

2）对数据元素A(i)的存取为随机存取或地址存取。

3）存储密度高。存储密度D=（数据结构中的元素所占存储空间）/(整个数据结构所占空间)

2、顺序存储结构的不足：

对表的插入和删除等运算的时间复杂度较差。

3、顺序存储结构的表示：

在C语言中，一维数组的元素也是存放于一片连续的存储空间中，故可借助于C语言中一维数组类型来描述线性表的存储结构，即

[cpp] view plaincopy

#define N 100
typedef int data_t;//这样定义的目的是为了代码便于维护，如果下次表中数据类型为char，修改比较方便；
typedef struct
{
data_t data[N];//表的存储空间
int last;//当前表尾指针，对我们对数据的定位起到很大的作用
}sqlist_t,*sqlink_t;//顺序表类型

指针 L 指向一个顺序表,我们的数据{a0,a1,a2........ last};

[cpp] view plaincopy

sqlink_t L;
L = (sqlink_t *)malloc(sizeof(sqlink_t));

这里我们定义的 int last ，可以表示{ } 、{ a0 }、{a0,a1}、{a0,a1......a99};

ai可以表示为 L->data[i] (0<=i<=L->last)，一般情况下，0 < L->last < N，如果是空表{ }，此时L->last = -1;

下面我们通过一个实例来看线性表基本算法的相关算法如何使用：

seqlist.h

[cpp] view plaincopy

#ifndef _SEQ_LIST_H_
#define _SEQ_LIST_H_
#include "datatype.h"
#define MAX 100
typedef struct {
data_t data[MAX];
int last; /* pointer to the position
* in the array 'data' where
* stores the last element of
* the list
*/
} seqlist_t;
/*
* create a list and init it as empty
* Input : void
* Output: void
* Return: new list, NULL when failed
*/
seqlist_t *CreateEmptySqlist();
/*
* destroy a list
* Input : the list to be destroied.
* Output: void
* Return: void
*/
void DestroySqlist(seqlist_t *list);
/*
* clear the list and reset it as empty
* Input : the list to be cleared.
* Output: void
* Return: void
*/
void ClearSqlist(seqlist_t *list);
/*
* judge if the list is empty
* Input: the list to be tested.
* Output: void
* Return:
* 1: list is empty
* 0: not
* -1: error, e.g. the list is invalid
*/
int EmptySqlist(seqlist_t *list);
/*
* judge if the list is full
* Input : the list to be tested.
* Output: void
* Return:
* 1 : list is full
* 0 : not
* -1: error
*/
int FullSqlist(seqlist_t *list);
/*
* get length of the list
* Input : the list to be tested.
* Output: void
* Return:
* >= 0: length of the list;
* -1 : means error
*/
int LengthSqlist(seqlist_t *list);
/*
* get data of element at specified position
* Input :
* list : the list to be operated.
* at : the position where to get the element at,
* position index starts from zero.
* Output:
* x : the data value returned
* Return:
* 0 : success;
* -1: error, e.g. list is invalid; 'at' extends
* the range of the list
*/
int GetSqlist(seqlist_t *list, int at, data_t *x);
/*
* set/update data of element at specified position
* Input :
* list : the list to be operated.
* at : the position at where to set the element,
* position index starts from zero
* x : the new data value
* Output: void
* Return:
* 0 : success;
* -1: error, e.g. list is invalid; 'at' extends the
* range of the list
*/
int SetSqlist(seqlist_t *list, int at, data_t x);
/*
* Insert element at the specified position. If the "at" exceed the
* upper limit of the list, append the data at the end of the list.
* e.g. insert a new data into a {}.
* Input :
* list : the list to be operated.
* at : the position at which to insert the new element,
* position index starts from zero.
* x : the data to be inserted
* Output: void
* Return:
* 0 : success;
* <0: error
*/
int InsertSqlist(seqlist_t *list, int at, data_t x);
/*
* delete the element by the position
* Input :
* list : the list to be operated.
* at : the position at which to delete the element,
* position index starts from zero
* Output : void
* Return :
* 0 : success;
* !0 : error
*/
int DeleteSqlist(seqlist_t *list, int at);
#endif /* _SEQ_LIST_H_ */

seqlist.c

[cpp] view plaincopy

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "seqlist.h"
seqlist_t *CreateEmptySqlist()
{
seqlist_t *list;
list = (seqlist_t *)malloc(sizeof(seqlist_t));
if(list != NULL)
{
list->last = -1;//list->last初始化，空表中，list-last = -1;
}
return list;
}
void DestroySqlist(seqlist_t *list)
{
if (list == NULL)
return ;
free(list);
return;
}
void ClearSqlist(seqlist_t *list)
{
if (list == NULL)
return ;
list->last = -1;//清空线性表
}
int EmptySqlist(seqlist_t *list)
{
if (list == NULL)
return -1;
if(list->last == -1)//空表的标志
return 1;
else
return 0;
}
int FullSqlist(seqlist_t *list)
{
if (list == NULL)
return -1;
if (MAX - 1 == list->last)
return 1;
else
return 0;
}
int LengthSqlist(seqlist_t *list)
{
if (list == NULL)
return -1;
else
return (list->last + 1);
}
int GetSqlist(seqlist_t *list, int at, data_t *x) //data_t *x为出参
{
if(list == NULL || at < 0 || at > list->last)
return -1;
*x = list->data[at];
return 0;
}
int SetSqlist(seqlist_t *list, int at, data_t x)//data_t x为入参
{
if(list == NULL || at < 0 || (at > list->last))
return -1;
list->data[at] = x;
return 0;
}
int InsertSqlist(seqlist_t *list, int at, data_t x)
{
int j;
if(list == NULL || at < 0 || FullSqlist(list))
return -1;
if(at > list->last)//此情况比较特殊，如表中长度是50，却要插在60前面，我们这里将其插在50后面，即at = list->last + 1
{
at = list->last + 1;//若是空表{}，list->last为-1，此时将其放在第0位；
}
else
{
for(j = list->last; j >= at; j--)
{
list->data[j+1] = list->data[j];
}
}
list->data[at] = x;
list->last++;//list->last要+1
return 0;
}
int DeleteSqlist(seqlist_t *list, int at)
{
int i;
if(list == NULL || at < 0 || (at > list->last))
return -1;
for(i = at + 1; i <= list->last;i++)
list->data[i-1] = list->data[i];
list->last--;
return 0;
}

main.c

[cpp] view plaincopy

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "seqlist.h"
#include "datatype.h"
void iterate_list(seqlist_t *list)
{
int i;
printf("list.last = %d, list = {", list->last);
for (i = -1; i < list->last;) {
printf("%d,", list->data[++i]);
}
if (LengthSqlist(list) > 0)
printf("\b}\n");
else
printf("}\n");
}
int main(int argc, const char *argv[])
{
int i;
int length;
data_t a[10] = {2,4,6,8,10,12,14,16,18,20};
data_t x;
seqlist_t *list;
list = CreateEmptySqlist();
if (list == NULL)
return -1;
for(i = 0; i < 10;i++)
{
if((InsertSqlist(list,i,a[i])) < 0)
break;
}
iterate_list(list);
length = LengthSqlist(list);
printf("The length of the list is %d\n",length);
GetSqlist(list,4,&x);
printf("The NO.4 data of the list is %d\n",x);
SetSqlist(list,4,5);
GetSqlist(list,4,&x);
printf("After updataing! The NO.4 data of the list is %d\n",x);
printf("Delete data[4]!\n");
DeleteSqlist(list,4);
GetSqlist(list,4,&x);
printf("Now data[4] = %d\n",x);
printf("Now the legth of the list is %d\n",LengthSqlist(list));
ClearSqlist(list);
if(EmptySqlist(list))
printf("The list is empty!\n");
printf("Now the legth of the list is %d\n",LengthSqlist(list));
DestroySqlist(list);
printf("The list is destroyed!\n");
return 0;
}

makefile:

[cpp] view plaincopy

OBJS = seqlist.o main.o
CFLAGS = -c -g -Wall
CC = gcc
Test:$(OBJS)
$(CC) -o Test -g $(OBJS)
main.o:main.c seqlist.h datatype.h
$(CC) $(CFLAGS) main.c
seqlist.o:seqlist.c seqlist.h datatype.h
$(CC) $(CFLAGS) seqlist.c
clean:
rm -rf Test *.o

执行结果如下：

[cpp] view plaincopy

fs@ubuntu:~/qiang/list$ make
gcc -c -g -Wall seqlist.c
gcc -c -g -Wall main.c
gcc -o Test -g seqlist.o main.o
fs@ubuntu:~/qiang/list$ ./Test
list.last = 9, list = {2,4,6,8,10,12,14,16,18,20}
The length of the list is 10
The NO.4 data of the list is 10
After updataing! The NO.4 data of the list is 5
Delete data[4]!
Now data[4] = 12
Now the legth of the list is 9
The list is empty!
Now the legth of the list is 0
The list is destroyed!

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