利用C语言实现顺序表的实例操作

Z时代
2024-01-10
分类：综合

本文实例讲述了C语言实现顺序表(线性表)的方法。分享给大家供大家参考，具体如下：

一：顺序表代码实现


#ifndef _SEQ_LIST_H
#define _SEQ_LIST_H
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <string.h>
#define ElemType float  //以float类型测试算法通用性，而不是以惯用的int
#define INIT_SIZE 10  //顺序表默认初始化大小
#define LIST_INCREMENT 5  //顺序表容量增量，容量不够使用malloc申请
#define list_full(list) ((list)->size >= (list)->capacity ? 1 : 0) //顺序表判满
#define list_empty(list) ((list)->size == 0 ? 1 : 0)   //判空
typedef ElemType value_type;   //元素类型
typedef value_type* value_ptr;   //元素指针类型
typedef enum {false, true}bool;   //为C语言增加bool量
typedef enum {POSITION, VALUE}DELETE_MODE; //删除元素模式选择，分别为按位置删除和按值删除
typedef struct sequelize_list{
 ElemType *base;   //顺序表基址
 int size;   //顺序表元素大小
 int capacity;   //顺序表容量
} seq_list, *list_ptr;
void init_list(list_ptr lp)  //初始化
{
 assert(lp != NULL);
 lp->base = (value_ptr)malloc(sizeof(value_type)*INIT_SIZE); //free
 assert(lp->base != NULL);
 memset(lp->base, 0, sizeof(value_type)*INIT_SIZE);
 lp->size = 0;
 lp->capacity = INIT_SIZE;
}
bool insert_elem(list_ptr lp, const int pos, const value_type elem)  //插入元素
{
 assert(lp != NULL && pos >= 1 && pos <= lp->size+1);
 if(list_full(lp)){   //如果表满，追加申请空间
 value_ptr new_base = (value_ptr)realloc(lp->base, 
 sizeof(value_type)*(lp->capacity+LIST_INCREMENT));//此处注意realloc用法，用新地址接收是为了防止realloc失败，原地址有效内容被释放
 assert(new_base != NULL); //并且realloc填写的申请空间大小必须是之前的大小+增量的大小，而不是只写增量，否则如果原地址内存不够，在新地址申请增量大小的空间，将之前的内容挪至新空间，内存溢出，将发生段错误
 lp->base = new_base;  //再赋回给原地址
 lp->base[lp->capacity] = elem;
 lp->capacity += LIST_INCREMENT;
 ++lp->size;
 }
 else{    //未满，插入元素
 for(int i=lp->size-1; i>=pos-1; --i){  //将元素后移，腾出位置
 lp->base[i+1] = lp->base[i];
 }
 lp->base[pos-1] = elem;   //插入元素
 ++lp->size;
 //}
 return true;
}
bool remove_elem_pos(list_ptr *lp, const int pos) //按位置删除
{
 assert(pos >= 1 && pos <= (*lp)->size);  
 for(value_ptr ptmp=&(*lp)->base[pos-1]; ptmp<&(*lp)->base[(*lp)->size-1]; ++ptmp) 
 *ptmp = *(ptmp+1);
 (*lp)->base[(*lp)->size-1] = 0;
 --(*lp)->size;
 return true;
}
bool remove_elem_val(list_ptr *lp, value_type elem) //按值删除
{
 for(int i=0; i<(*lp)->size; ++i)
 if((*lp)->base[i] == elem){
 for(int j=i; j<(*lp)->size-1; ++j) //所有符合要求的值都被删除
 (*lp)->base[j] = (*lp)->base[j+1];
 (*lp)->base[(*lp)->size-1] = 0;
 --(*lp)->size;
 }
 return true;
}
bool remove_elem(list_ptr lp, const void* clue, DELETE_MODE mode) //外部接口，第三个参数选择按位置或按值删除模式
{
 assert(lp != NULL);
 if(list_empty(lp)){ //表空，不能删
 fprintf(stdout, "already empty, can not remove.\n");
 return false;
 }
 if(mode == POSITION){ //参数为POSITION，按位置删除
 remove_elem_pos(&lp, *(int *)clue);
 }
 else{   //否则按值删除
 remove_elem_val(&lp, *(value_ptr)clue); 
 }
 return true;
}
void print_list(const seq_list sl) //打印函数
{
 if(sl.size == 0)
 fprintf(stdout, "nil list.");
 for(int i=0; i<sl.size; ++i)
 printf("%f ", sl.base[i]);
 printf("\n");
}
int compare(const void *vp1, const void* vp2) //比较函数
{
 return *(value_ptr)vp1 - *(value_ptr)vp2;
}
int locate_elem(const seq_list sl, const value_type elem, 
  int (*compare)(const void *, const void *)) //定位函数
{
 if(list_empty(&sl)){
 fprintf(stdout, "list empty, con not locate.\n");
 }
 else{
 for(int i=0; i<sl.size; ++i)
 if((*compare)(&sl.base[i], &elem) == 0)  //相等则找到，返回位置
 return i+1;
 }
 return 0;
}
void sort_list(list_ptr lp, int (*compare)(const void *, const void *)) //排序函数
{
 assert(lp != NULL);
 qsort(lp->base, lp->size, sizeof(value_type), compare);   //调用系统快速排序
}
void merge_list(list_ptr lpa, list_ptr lpb, list_ptr combine,
  int (*compare)(const void *, const void *)) //合并两个顺序表
{
 assert(lpa != NULL && lpb != NULL && combine != NULL);
 combine->base = (value_ptr)malloc(sizeof(value_type)
  *(lpa->size+lpb->size)); //此处为新表申请空间，因此新表无需另外调用初始化函数，否则会发生内存泄漏
 assert(combine->base != NULL);
 combine->capacity = combine->size = lpa->size+lpb->size;  
 value_ptr it_pc = combine->base;
 value_ptr it_pa=lpa->base;
 value_ptr it_pb=lpb->base; 
 while(it_pa<lpa->base+lpa->size && it_pb<lpb->base+lpb->size){  //由小到大插入新表
 if(compare(it_pa, it_pb) <= 0)
 *it_pc++ = *it_pa++;
 else
 *it_pc++ = *it_pb++;
 }
 while(it_pa < lpa->base+lpa->size) //从上面while出循环只有两种情况，此处为pa为插完，pb已插完，pa剩余元素直接插入，天然有序
 *it_pc++ = *it_pa++;
 while(it_pb < lpb->base+lpb->size) //同理，若pb剩有元素，直接插入，天然有序
 *it_pc++ = *it_pb++;
}
#endif /*seq_list*/

二：测试代码


为保证通用性，不用int，用float测试。
#include "seq_list.h"
#define ARRAY_SIZE 10
int main()
{
 value_type array[] = {39.1, 32.1, 10.1, 11.1, 22.1, 5.1, 36.1, 28.1, 46.1, 32.1};
 seq_list list; //顺序表1
 init_list(&list);
 for(int i=0; i<ARRAY_SIZE; ++i)
 insert_elem(&list, 1, array[i]);
 printf("list:\n");
 print_list(list);
#if 1 
 int clue = 1;   //按顺序删除，删除第一个元素
 //value_type clue = 32.1; //按值删除，删除值为32.1的元素，需修改下面参数为VALUE
 printf("after remove:\n");
 remove_elem(&list, &clue, POSITION);
 print_list(list);
#endif
#if 1 
 int found = locate_elem(list, 22.1, compare); //定位22.1元素所在位置
 if(found >= 1)
 fprintf(stdout, "found %f at the position %d\n", list.base[found-1], found);
 else
 fprintf(stdout, "not found.\n");
#endif
 sort_list(&list, compare);
 printf("list after sort:\n");
 print_list(list);
 value_type array2[] = {98.1, 65.1, 4.1, 86.1, 34.1, 21.1, 86.1, 74.1, 93.1, 46.1};
 seq_list list2;
 init_list(&list2);
 for(int i=0; i<ARRAY_SIZE; ++i)
 insert_elem(&list2, 1, array2[i]); 
 printf("list2:\n");
 print_list(list2);
 printf("list2 after sort:\n");
 sort_list(&list2, compare);
 print_list(list2);
 seq_list new_list; //无需调用init函数初始化，因为新表在merge_list中会初始化。如果强行调用，那么会出现内存泄漏。
 merge_list(&list, &list2, &new_list, compare);
 printf("new merge_list:\n");
 print_list(new_list);
 free(list.base);
 free(list2.base);
 free(new_list.base); //三个释放，防止内存泄漏
 return 0;
}