【數據結構】——順序表鏈表（超詳細解析！！！）

目錄

  • 一. 前言
  • 二. 順序表
    • 1. 順序表的特點
    • 2. 代碼實現
  • 三. 鏈表
    • 1. 單向鏈表代碼實現
    • 2.雙向鏈表代碼實現
  • 四. 順序表與鏈表的區別
  • 總結

一. 前言

順序表和鏈表是最基礎的兩種線性表實現方式。它們各有特點，適用于不同的應用場景。本文將詳細介紹這兩種數據結構的實現原理、C語言代碼實現以及它們的優缺點對比。

二. 順序表

順序表是用一段連續的物理地址依次存儲數據元素的線性結構，采用數組存儲。
在這里插入圖片描述

1. 順序表的特點

優點：

  • 可以通過下標直接訪問元素
  • 不需要額外的空間存儲元素之間的關系

缺點：

  • 會造成一定的空間浪費
  • 插入刪除效率低

2. 代碼實現

  • 申請空間時，在無法確定空間大小時我們需要動態申請空間。
//將int重命名為SLTDatatype
typedef int SLTDatatype;
//順序表創建一個結構體
typedef struct SeqList
{SLDataType* arr;  //存儲數組的指針int size;         //有效個數int capacity;     //最大容量
}SL;
  • 初始化和銷毀順序表
//初始化順序表
void SLInit(SL* ps)
{ps->arr = NULL;ps->size = ps->capacity = 0;
}//銷毀順序表
void SLDestroy(SL* ps)
{if(ps->arr){free(ps->arr);}ps->arr = NULL;ps->size = ps->capacity = 0;
}
  • 空間不足時開辟空間
//空間為空時開辟四個空間，不為空空間裝滿時擴大二倍
void SLCheckCapacity(SL* ps)
{if (ps->size == ps->capacity){int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;//增容SLTDataType* tmp = (SLTDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLTDataType));if (tmp == NULL){perror("realloc fail!");exit(1);}ps->arr = tmp;ps->capacity = newCapacity;}
}
  • 插入數據

尾插：在判斷空間足夠時直接size位置插入然后size++;
頭插：通過循環把元素全部向后移一位，把插入的數據放在下標為0的位置，size++；

//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLTDataType x)
{assert(ps);//進入函數判斷空間是否足夠SLCheckCapacity(ps);//空間足夠在隊尾插入數據，把size加一ps->arr[ps->size++] = x;
}//頭插
void SLPushFront(SL* ps, SLTDataType x)
{assert(ps);//進入函數判斷空間是否足夠SLCheckCapacity(ps);//將數據整體向后挪動一位for (int i = ps->size; i > 0 ; i--){ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];}//把數據插入在下標為0的位置上ps->arr[0] = x;ps->size++;
}
  • 刪除數據

尾刪：通過size–，限制下標訪問;
頭刪：通過循環從下標為1開始向前移動一位，size–；

//尾刪
void SLPopBack(SL* ps)
{assert(ps && ps->size);ps->size--;
}//頭刪
void SLPopFront(SL* ps)
{assert(ps && ps->size);//數據整體向前挪動一位for (int i = 0; i < ps->size-1; i++){ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];}ps->size--;
}
  • 查找指定值
//通過遍歷數組來查找 返回下標
int SLFind(SL* ps, SLTDataType x)
{assert(ps);for (int i = 0; i < ps->size; i++){if (ps->arr[i] == x){//找到了return i;}}//未找到return -1;
}
  • 指定位置插入數據

pos位置前插入和pos位置后插入都是通過循環把元素后移然后在指定位置下標插入；

//指定位置之前插入數據
//pos為指定位置的下標
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLTDataType x)
{assert(ps);assert(pos >= 0 && pos < ps->size);//判斷空間是否足夠SLCheckCapacity(ps);//pos及之后數據向后挪動一位for (int i = ps->size; i > pos; i--){ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];}ps->arr[pos] = x;ps->size++;
}//指定位置之后插入數據
SLInsertAfter(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{assert(ps);assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);SLCheckCapacity(ps);//pos之前的數據向后挪動一位for (int i = ps->size;i > pos+1;i--){ps->arr[i] = ps->arr[i-1];}ps->arr[pos+1] = x;ps->size++;
}
  • 刪除指定位置的數據
void SLErase(SL* ps, int pos)
{assert(ps);assert(pos >= 0 && pos < ps->size);//pos后面的數據向前挪動一位for (int i = pos; i < ps->size-1; i++){ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];}ps->size--;
}
  • SeqList.h
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>//定義動態順序表的結構
typedef int SLTDataType;
//順序表創建一個結構體
typedef struct SeqList 
{SLTDataType* arr;  //存儲數據int size;  //有效數據個數int capacity; //空間大小
}SL;//初始化順序表
void SLInit(SL* ps);
//銷毀順序表
void SLDestroy(SL* ps);void SLPrint(SL* ps);
//尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLTDataType x);
//頭插
void SLPushFront(SL* ps, SLTDataType x);//尾刪
void SLPopBack(SL* ps);
//頭刪
void SLPopFront(SL* ps);//查找
int SLFind(SL* ps, SLTDataType x);
//指定位置之前插?數據
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLTDataType x);
//指定位置之后插入數據
void SLInsertAfter(SL* ps, int pos, SLTDataType x);
//刪除pos位置的數據
void SLErase(SL* ps, int pos);
  • SeqList.c
#include"SeqList.h"//初始化順序表
void SLInit(SL* ps)
{ps->arr = NULL;ps->size = ps->capacity = 0;
}//銷毀順序表
void SLDestroy(SL* ps)
{if(ps->arr){free(ps->arr);}ps->arr = NULL;ps->size = ps->capacity = 0;
}//打印順序表的數據
void SLPrint(SL* ps)
{for (int i = 0; i < ps->size; i++){printf("%d ", ps->arr[i]);}printf("\n");
}//空間為空時開辟四個空間，不為空空間裝滿時擴大二倍
void SLCheckCapacity(SL* ps)
{if (ps->size == ps->capacity){int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;//增容SLTDataType* tmp = (SLTDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(SLTDataType));if (tmp == NULL){perror("realloc fail!");exit(1);}ps->arr = tmp;ps->capacity = newCapacity;}
}//隊尾插入數據
void SLPushBack(SL* ps, SLTDataType x)
{assert(ps);//進入函數判斷空間是否足夠SLCheckCapacity(ps);//空間足夠在隊尾插入數據，把size加一ps->arr[ps->size++] = x;
}//隊頭插入數據
void SLPushFront(SL* ps, SLTDataType x)
{assert(ps);//進入函數判斷空間是否足夠SLCheckCapacity(ps);//將數據整體向后挪動一位for (int i = ps->size; i > 0 ; i--){ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];}//把數據插入在下標為0的位置上ps->arr[0] = x;ps->size++;
}//通過遍歷數組來查找 返回下標
int SLFind(SL* ps, SLTDataType x)
{assert(ps);for (int i = 0; i < ps->size; i++){if (ps->arr[i] == x){//找到了return i;}}//未找到return -1;
}//指定位置之前插入數據
//pos為指定位置的下標
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLTDataType x)
{assert(ps);assert(pos >= 0 && pos < ps->size);//判斷空間是否足夠SLCheckCapacity(ps);//pos及之后數據向后挪動一位for (int i = ps->size; i > pos; i--){ps->arr[i] = ps->arr[i - 1];}ps->arr[pos] = x;ps->size++;
}//指定位置之后插入數據
SLInsertAfter(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{assert(ps);assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);SLCheckCapacity(ps);//pos之前的數據向后挪動一位for (int i = ps->size;i > pos+1;i--){ps->arr[i] = ps->arr[i-1];}ps->arr[pos+1] = x;ps->size++;
}//刪除指定位置的數據
void SLErase(SL* ps, int pos)
{assert(ps);assert(pos >= 0 && pos < ps->size);//pos后面的數據向前挪動一位for (int i = pos; i < ps->size-1; i++){ps->arr[i] = ps->arr[i + 1];}ps->size--;
}

三. 鏈表

鏈表是一種非連續、非順序的存儲結構，通過指針將一組零散的內存塊串聯起來。常見的鏈表有單鏈表、雙向鏈表和循環鏈表。
在這里插入圖片描述

1. 單向鏈表代碼實現

  • SList.h
#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>typedef int SLTDataType;
//定義結構體
typedef struct SListNode
{SLTDataType data;//節點的值struct SListNode *next;//指向下一個節點的指針
}SLTNode;//尾插
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x);
//頭插
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x);//尾刪
void SLTPopBack(SLTNode** pphead);
//頭刪
void SLTPopFront(SLTNode** pphead);//查找
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x);//在指定位置之前插入數據
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x);
//在指定位置之后插入數據
void SLTInsertAfter(SLTNode* phead, SLTDataType x);//刪除指定pos節點位置的數據
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos);
//刪除指定pos節點位置之后的數據
void SLTEraseAfter(SLTNode* pos);//銷毀鏈表
void SLisDesTroy(SLTNode** pphead);//打印鏈表
void SLTPrint(SLTNode** pphead);
  • SList.c
#include "SList.h"//申請節點
SLTNode*  STLBuyNode(SLTDataType x)
{SLTNode* newnode = (SLTNode*)malloc(sizeof(SLTNode));if (newnode == NULL){printf("申請內存失敗！");exit(1);}newnode->data = x;newnode->next = NULL;return newnode;
}
//打印鏈表
void SLTPrint(SLTNode* pphead)
{SLTNode* ptail = pphead;while (ptail){printf("%d->", ptail->data);ptail = ptail->next;}printf("NULL\n");
}

尾插：通過循環遍歷到最后一個節點，把最后一個節點指向插入的節點；
頭插：將插入的節點指向頭節點，再把插入節點改為頭節點；

//尾插
void SLTPushBack(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{assert(pphead);//*pphead 是指向第一個節點的指針SLTNode* newnode = STLBuyNode(x);if (*pphead == NULL){*pphead = newnode;}else{SLTNode* ptail = *pphead;while (ptail->next){ptail = ptail->next;}ptail->next = newnode;}
}//頭插
void SLTPushFront(SLTNode** pphead, SLTDataType x)
{assert(pphead);SLTNode* newnode = STLBuyNode(x);newnode->next = *pphead;*pphead = newnode;
}

尾刪：循環遍歷到最后一個節點，free釋放掉節點；
頭刪：創建一個指向頭節點下一節點的位置，再free釋放掉節點

//尾刪
void SLTPopBack(SLTNode** pphead)
{assert(pphead && *pphead);if ((*pphead)->next == NULL){free(*pphead);*pphead = NULL;}else{SLTNode* prev = *pphead;SLTNode* ptail = *pphead;while (ptail->next){prev = ptail;ptail = ptail->next;}free(ptail);ptail = NULL;//prev->next = NULL;}}
//頭刪
void SLTPopFront(SLTNode** pphead)
{assert(pphead && *pphead);SLTNode *ptail = *pphead;*pphead = ptail->next;free(ptail);ptail = NULL;
}

//查找
SLTNode* SLTFind(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{SLTNode* pcur = phead;while (pcur){if (pcur->data == x){return pcur;}pcur = pcur->next;}return NULL;
}//在指定位置之前插入數據
void SLTInsert(SLTNode** pphead, SLTNode* pos, SLTDataType x)
{assert(pphead && pos && *pphead);SLTNode* newnode = STLBuyNode(x);if (pos== *pphead){SLTPushFront(pphead, x);}else{SLTNode* prev = *pphead;while (prev->next != pos){prev = prev->next;}newnode->next = pos;prev->next = newnode;}
}//在指定位置之后插入數據
void SLTInsertAfter(SLTNode* phead, SLTDataType x)
{assert(phead);SLTNode* newnode = STLBuyNode(x);newnode->next = phead->next;phead->next = newnode;
}//刪除指定pos節點位置的數據
void SLTErase(SLTNode** pphead, SLTNode* pos)
{assert(pphead && pos && *pphead);if (pos == *pphead){SLTPopFront(pphead);}else{SLTNode* prev = *pphead;while (prev->next != pos){prev = prev->next;}prev->next = pos->next;free(pos);pos = NULL;}
}//刪除指定pos節點位置之后的數據
void SLTEraseAfter(SLTNode* pos)
{assert(pos&&pos->next);SLTNode* del = pos->next;pos->next = del->next;free(del);del = NULL;
}//銷毀鏈表
void SLisDesTroy(SLTNode** pphead)
{assert(pphead && *pphead);SLTNode* pcur = *pphead;while (pcur){SLTNode* next = pcur->next;free(pcur);pcur = next;}*pphead = NULL;
}

2.雙向鏈表代碼實現

這里示例的是雙向帶頭循環鏈表
雙向鏈表我們在前面加上一個頭節點head，next指向下一個節點的指針，prev指向上一個節點的指針。
在這里插入圖片描述

  • List.h
#pragma once
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<stdbool.h>//定義雙向鏈表結構
typedef int LTDataType;
typedef struct ListNode {LTDataType data;struct ListNode* next; //指向下一個節點的指針struct ListNode* prev; //指向前一個節點的指針
}LTNode;//初始化
LTNode* LTInit();
//銷毀---為了保持接口一致性
void LTDesTroy(LTNode* phead);
//在雙向鏈表中，增刪改查都不會改變頭節點
//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x);
//頭插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x);
//尾刪
void LTPopBack(LTNode* phead);
//頭刪
void LTPopFront(LTNode* phead);
//判斷是否為空
bool LTEmpty(LTNode* phead);
//打印
void LTPrint(LTNode* phead);
//查找
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x);
//在pos位置之后插?數據
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x);//刪除pos位置的節點
void LTErase(LTNode* pos);

尾插：

phead = 頭節點； phead->prev = 尾節點; newnode = 插入節點;
1. newnode->prev = phead->prev; 插入節點的prev指向尾節點
2. newnode->next = phead; 插入節點的next指向頭節點
3. phead->prev->next = newnode;改變尾節點next指向插入節點
4. phead->prev = newnode; 改變頭節點prev指向插入節點

在這里插入圖片描述

//尾插
void LTPushBack(LTNode* phead, LTDataType x)
{assert(phead);LTNode* newnode = LTBuyNode(x);//phead phead->prev newnodenewnode->prev = phead->prev;newnode->next = phead;phead->prev->next = newnode;phead->prev = newnode;
}

頭插：

phead = 頭節點； newnode = 插入節點 ; phead->next = 尾節點;
1. newnode->next = phead->next; 插入節點的next指向頭節點指向的下一個節點
2. newnode->prev = phead; 插入節點的prev指向頭節點
3. phead->next->prev = newnode;頭節點指向下一個節點的prev指向插入節點
4. phead->next = newnode; 頭節點的next指向插入節點

在這里插入圖片描述

//頭插
void LTPushFront(LTNode* phead, LTDataType x)
{assert(phead);LTNode* newnode = LTBuyNode(x);//phead newnode phead->nextnewnode->next = phead->next;newnode->prev = phead;phead->next->prev = newnode;phead->next = newnode;
}

尾刪：

1. LTNode* del = phead->prev;創建一個指針指向頭節點的prev
2. del->prev->next = phead; 將del上一個的next指向頭節點
3. phead->prev = del->prev; 將頭節點的prev指向del的prev
4. 最后釋放節點free(del)

在這里插入圖片描述

//尾刪
void LTPopBack(LTNode* phead)
{assert(!LTEmpty(phead));LTNode* del = phead->prev;del->prev->next = phead;phead->prev = del->prev;free(del);del = NULL;
}

頭刪：

1. LTNode* del = phead->next;創建一個指針指向頭節點的next
2. del->next->prev = phead; 將del下一個的prev指向頭節點
3. phead->next = del->next; 將頭節點的next指向del的next
4. 最后釋放節點free(del)

在這里插入圖片描述

//頭刪
void LTPopFront(LTNode* phead)
{assert(!LTEmpty(phead));LTNode* del = phead->next;del->next->prev = phead;phead->next = del->next;free(del);del = NULL;
}
  • List.c
#include"List.h"
//申請節點
LTNode* LTBuyNode(LTDataType x)
{LTNode* newnode = (LTNode*)malloc(sizeof(LTNode));if (newnode == NULL){perror("malloc fail!");exit(1);}newnode->data = x;newnode->next = newnode->prev = newnode;return newnode;
}//初始化
LTNode* LTInit()
{LTNode* phead = LTBuyNode(-1);return phead;
}
//銷毀
void LTDesTroy(LTNode* phead)
{LTNode* pcur = phead->next;while (pcur != phead){LTNode* next = pcur->next;free(pcur);pcur = next;}//銷毀頭結點free(phead);phead = NULL;
}
//打印
void LTPrint(LTNode* phead)
{LTNode* pcur = phead->next;while (pcur != phead){printf("%d -> ", pcur->data);pcur = pcur->next;}printf("\n");
}
//判斷是否為空
bool LTEmpty(LTNode* phead)
{assert(phead);return phead->next == phead;
}
//查找
LTNode* LTFind(LTNode* phead, LTDataType x)
{assert(phead);LTNode* pcur = phead->next;while (pcur != phead){if (pcur->data == x){return pcur;}pcur = pcur->next;}//未找到return NULL;
}//在pos位置之后插?數據
void LTInsert(LTNode* pos, LTDataType x)
{assert(pos);LTNode* newnode = LTBuyNode(x);//pos newnode pos->nextnewnode->prev = pos;newnode->next = pos->next;pos->next->prev = newnode;pos->next = newnode;
}//刪除pos位置的節點
void LTErase(LTNode* pos)
{assert(pos);//pos->prev pos pos->nextpos->prev->next = pos->next;pos->next->prev = pos->prev;free(pos);pos = NULL;
}

四. 順序表與鏈表的區別

特性順序表單向鏈表雙向鏈表
內存布局連續的空間節點通過指針鏈接，內存不連續節點通過兩個指針鏈接，內存不連續
訪問方式隨機訪問（通過下標直接訪問）O(1)順序訪問（從頭節點開始遍歷）O(n)隨機訪問（可以正向和反向遍歷）O(n)
插入/刪除需要移動元素O(n)只需修改指針指向O(1)只需修改指針指向O(1)
內存占用僅存儲數據每個節點存儲的數據和指向下一個節點的指針每個節點存儲數據和兩個指針
適用場景需要頻繁的隨機訪問需要頻繁的插入和刪除，且不需要隨機訪問需要頻繁插入和刪除，且需要雙向遍歷的場景

總結

本篇文章到這里就結束啦！通過前面的介紹，相信大家對順序表、單向鏈表和雙向鏈表都有了更清晰的認識。順序表憑借其高效的隨機訪問能力，在對數據快速定位有較高要求的場景中發揮著關鍵作用；單向鏈表以其靈活的插入和刪除操作，在數據頻繁變動且無需隨機訪問的情境下展現出優勢；雙向鏈表則在兼具單向鏈表靈活性的基礎上，通過支持雙向遍歷，進一步拓展了應用范圍。文章中如果大家發現有不對的地方可以直接指出，博主會積極改正。還希望大家多多諒解，最后感謝大家的點贊、收藏、評論和收藏。

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工作流調度（草稿）

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串行回復當我加上第三條分支&#xff0c;此時的輸出就很混亂了&#xff0c;按理來說最后輸出的第二波輸出反而先結束了&#xff0c;調用LLM結果的第一波輸出最后才輸出&#xff0c;這是為什么&#xff1f;當我把LLM節點改為一個不耗時的節點的時候&#xff1a;初步猜測&#xf…
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AI不再停留在概念階段，而是在各行業核心業務場景產生實際價值。隨著大模型、邊緣計算等技術的突破，AI應用將向實時化、自主化、普惠化方向深度演進。

AI不再停留在概念階段，而是在各行業核心業務場景產生實際價值。隨著大模型、邊緣計算等技術的突破，AI應用將向實時化、自主化、普惠化方向深度演進。

一、金融領域&#xff1a;智能風控與欺詐檢測案例&#xff1a;某銀行使用AI實時攔截信用卡欺詐交易&#xff0c;每年減少損失$2400萬python# 使用XGBoost構建欺詐檢測模型&#xff08;Python&#xff09; import pandas as pd from xgboost import XGBClassifier from sklearn.…
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GStreamer中解復用器（Demuxer）

GStreamer中解復用器（Demuxer）

在 GStreamer 中，解復用器（Demuxer） 用于分離容器格式（如 MP4、MKV、AVI 等）中的 視頻、音頻、字幕等流。不同的容器格式需要不同的 Demuxer 元素。 一、常見的 GStreamer Demuxer 元素 1. MP4 / QuickTime 格式 qtdemux 用于解析 MP4（.mp4）、MOV（.mov） 等基于 Quic…
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MySQL 存儲過程終止執行的方法

MySQL 存儲過程終止執行的方法

在 MySQL 存儲過程&#xff08;PROCEDURE&#xff09;開發中&#xff0c;我們常常遇到這樣的需求&#xff1a; 在執行過程中&#xff0c;如果某些條件不滿足&#xff0c;就要立即終止剩余邏輯&#xff0c;避免無效或錯誤的操作。不同于 Java、Python 等編程語言直接 return 退出…
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鯤鵬arm服務器安裝neo4j社區版，實現圖書庫自然語言檢索基礎

鯤鵬arm服務器安裝neo4j社區版，實現圖書庫自然語言檢索基礎

我在dify實施中&#xff0c;發現采用自然語言進行數據庫檢索效果還不錯&#xff0c;我就想起來了圖數據庫的自然語言檢索&#xff0c;以前圖書庫的算法我不熟悉&#xff0c;這次打算采用這種方式完成。我才用但是鯤鵬920&#xff0c;泰山服務器&#xff0c;2280主機&#xff0c…
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小八的學習日記 -- 為什么kafka吞吐量大

小八的學習日記 -- 為什么kafka吞吐量大

1. 「順序讀寫」—— 像開高速公路一樣爽&#xff01;????傳統硬盤的痛點&#xff1a;?? 普通硬盤&#xff08;HDD&#xff09;像在熱鬧的菜市場找東西&#xff0c;磁頭要來回移動&#xff08;尋道&#xff09;&#xff0c;隨機讀寫特別慢。??Kafka 的妙招&#xff1a;…
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5G NTN 衛星測試產品

5G NTN 衛星測試產品

5G NTN 衛星測試產品非地面網絡測試解決方案衛星射頻節點測試測量相控陣天線應對衛星基礎設施測試挑戰適用于 5G NTN 衛星測試的高性能解決方案衛星基礎設施測試解決方案的優勢5G NTN 衛星測試產品FSW 信號與頻譜分析儀R&SSMW200A 矢量信號發生器非地面網絡測試解決方案 透…
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