一.数据结构的相关概念

1、什么是数据结构

先来看两张图片

数据结构是由“数据”和“结构”两词组合⽽来。
什么是数据？
常见的数值1、2、3、4…、教务系统里保存的用户信息（姓名、性别、年龄、学历等等）、网页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？

还是先来看一张图片

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。

二.顺序表

1.顺序表的概念及结构

1.1 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
如何理解逻辑结构和物理结构？

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

（1）头文件 —— （顺序结构的创建和相关操作函数的定义）

SeqList.h

#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>typedef int SLDataType;
//创建循序表结构
typedef struct SeqList
{SLDataType* a;int size;//当前顺序表中的数据有效个数int capacity;//顺序表的当前空间的大小
}SL;
//typedef struct SeqList SL;//对顺序表进行初始化
void SLInit(SL* ps);
void SLDestroy(SL* ps);
//头部/尾部/插入/删除
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x);
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);
void SLPopBack(SL* ps);
void SLPopFront(SL* ps);//任意位置/插入/删除
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x);
void SLErase(SL* ps, int pos);//打印
void SLPrint(SL* ps);
bool SLIsEmpty(SL* ps);//查找
bool SLFind(SL* ps, SLDataType x);

(2) 源文件 —— （顺序表相关函数的实现）

SeqList.c

#include"SeqList.h"//初始化顺序表
void SLInit(SL* ps)
{ps->a = NULL;ps->size = ps->capacity = 0;
}
void SLDestroy(SL* ps)
{if (ps->a)free(ps->a);ps->a = NULL;ps->size = ps->capacity = 0;}void SLCheckCapacity(SL* ps)
{//空间不足以插入一个数据，需要扩容if (ps->size == ps->capacity){//扩容SLDataType newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->a, newCapacity * sizeof(SLDataType));if (tmp == NULL){perror("realloc Fail!\n");return 1;}ps->a = tmp;ps->capacity = newCapacity;}
}//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{//判断顺序表是否为空//assert(ps->a = NULL);//暴力方式assert(ps);//柔和的方式/*if (ps->a == NULL)return;*///1)空间足够，直接插入//2)空间不够，需要扩容SLCheckCapacity(ps);//空间足够，直接插入ps->a[ps->size++] = x;
}
//头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{assert(ps);SLCheckCapacity(ps);//空间足够，历史数据后移一位；for (size_t i = ps->size; i > 0; i--){ps->a[i] = ps->a[i - 1];}ps->a[0] = x;ps->size++;
}
//尾删
void SLPopBack(SL* ps) 
{assert(ps);assert(!SLIsEmpty(ps));//ps->a[ps->size - 1] = 0;ps->size--;
}//头删
void SLPopFront(SL* ps)
{assert(ps);assert(!SLIsEmpty(ps));for (size_t i = 1; i < ps->size-1; i++){//最后一次进来的是ps->a[ps->size-2]ps->a[i] = ps->a[i+1];//pa->a[ps->size-2]=ps->a[ps->size-1]}ps->size--;
}//任意位置插入
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{assert(ps);//判断插入的位置是否在范围内assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);SLCheckCapacity(ps);//空间足够，把pos的位置及以后的数据往后移一位//此处i<ps->size和ps->size-1都可以,但是后面的不步骤需要对应for (size_t i = ps->size; i > pos; i--){ps->a[i] = ps->a[i-1];}/*for (size_t i = ps->size - 1; i > pos; i--){ps->a[i+1] = ps->a[i];}*/ps->a[pos] = x;ps->size++;}
//任意位置删除
void SLErase(SL* ps, int pos)
{assert(ps);assert(!SLIsEmpty(ps));assert(pos >= 0 && pos < ps->size);//pos位置及以后的数据往前移动一位for (size_t i = pos; i < ps->size-1; i++){ps->a[i] = ps->a[i + 1];}ps->size--;}void SLPrint(SL* ps)
{for (size_t i = 0; i < ps->size; i++){printf("%d ", ps->a[i]);}printf("\n");
}
bool SLIsEmpty(SL* ps)
{assert(ps);//这样是不对的，这只是判断空间是否足够//return ps->size = ps->capacity;return ps->size == 0;
}bool SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{scanf("%d", &x);for (size_t i = 0; i < ps->size; i++){if (ps->a[i] == x){return true;}}return false;
}

(3) 源文件 —— （顺序表的测试）

test.c

#include"SeqList.h"void SLtest()
{SL sl;SLInit(&sl);//顺序表的具体操作//尾插//操作（1）SLPushBack(&sl, 1);SLPushBack(&sl, 2);SLPushBack(&sl, 3);SLPushBack(&sl, 4);SLPrint(&sl);//头插SLPushFront(&sl, 5);SLPushFront(&sl, 6);SLPushFront(&sl, 7);SLPushFront(&sl, 8);SLPrint(&sl);//尾删//操作（2）SLPopBack(&sl);SLPrint(&sl);SLPopBack(&sl);SLPrint(&sl);//头删SLPopFront(&sl);SLPrint(&sl);SLPopFront(&sl);SLPrint(&sl);//任意位置插入删除//操作（3）SLInsert(&sl, 0, 9);SLPrint(&sl);SLErase(&sl, 8);SLPrint(&sl);bool ret =SLFind(&sl, 9);if (ret)printf("找到了\n");elseprintf("没找到\n");SLDestroy(&sl);}
int main()
{SLtest();return 0;
}

4.顺序表相关操作运行结果展示

（1）操作（1）运行结果展示

(2) 操作（1）和操作（2）运行结果展示

（3）操作（1）和 操作（3）运行结果展示