数据结构入门：顺序表（C语言实现）

一、什么是顺序表？

顺序表是线性表的顺序存储结构，底层用 一段连续的内存空间（数组） 存放数据，逻辑相邻的元素在物理内存上也相邻。

可以把它理解成：自带长度管理、支持自动扩容的增强版数组。

顺序表分类

• 静态顺序表：固定大小数组，容量写死，不够用就溢出，不实用。
• 动态顺序表：用 malloc/realloc 动态申请空间，容量不够自动扩容，最常用。

二、顺序表结构体设计

我们用结构体封装三个核心信息：

• 数据指针：指向动态数组
• size：当前有效元素个数
• capacity：当前最大容量

// 顺序表存储的数据类型（可改为char/double/结构体）
typedef int SLDataType;

// 动态顺序表结构体
typedef struct SeqList
{
SLDataType* a; // 指向动态数组
int size; // 有效数据个数
int capacity; // 容量（最多能存多少）
} SL;

三、基础操作函数声明

// 初始化
void SLInit(SL* ps);

// 销毁
void SLDestroy(SL* ps);

// 打印
void SLPrint(SL* ps);

// 扩容检查
void SLCheckCapacity(SL* ps);

// 尾插/尾删
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x);
void SLPopBack(SL* ps);

// 头插/头删
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x);
void SLPopFront(SL* ps);

// 指定位置插入/删除
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x);
void SLErase(SL* ps, int pos);

// 查找
int SLFind(SL* ps, SLDataType x);

四、函数实现

1，初始化

void SLInit(SL* ps)
{
assert(ps);
ps->a = NULL;
ps->size = 0;
ps->capacity = 0;
}

2.销毁

void SLDestroy(SL* ps)
{
assert(ps);
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->size = ps->capacity = 0;
}

3.打印

void SLPrint(SL* ps)
{
assert(ps);
for (int i = 0; i < ps->size; i++)
{
printf("%d ", ps->a[i]);
}
printf("\\n");
}

4.扩容检查

容量满了自动扩容，一般扩为原来 2 倍（有其数学依据）：

void SLCheckCapacity(SL* ps)
{
assert(ps);

if (ps->size == ps->capacity)
{
// 初始容量给4，否则*2
int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(ps->a, newCapacity * sizeof(SLDataType));
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail");
return;
}
ps->a = tmp;
ps->capacity = newCapacity;
}
}

5. 尾插 / 尾删

// 尾插
void SLPushBack(SL* ps, SLDataType x)
{
assert(ps);
SLCheckCapacity(ps);
ps->a[ps->size++] = x;
}

// 尾删
void SLPopBack(SL* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->size > 0);
ps->size–;
}

6.头插/头删

// 头插
void SLPushFront(SL* ps, SLDataType x)
{
assert(ps);
SLCheckCapacity(ps);

// 数据往后挪一位
for (int i = ps->size; i > 0; i–)
{
ps->a[i] = ps->a[i – 1];
}
ps->a[0] = x;
ps->size++;
}

// 头删
void SLPopFront(SL* ps)
{
assert(ps);
assert(ps->size > 0);

for (int i = 0; i < ps->size – 1; i++)
{
ps->a[i] = ps->a[i + 1];
}
ps->size–;
}

7.指定位置插入/删除

// pos下标处插入x
void SLInsert(SL* ps, int pos, SLDataType x)
{
assert(ps);
assert(pos >= 0 && pos <= ps->size);
SLCheckCapacity(ps);

for (int i = ps->size; i > pos; i–)
{
ps->a[i] = ps->a[i – 1];
}
ps->a[pos] = x;
ps->size++;
}

// 删除pos下标元素
void SLErase(SL* ps, int pos)
{
assert(ps);
assert(pos >= 0 && pos < ps->size);

for (int i = pos; i < ps->size – 1; i++)
{
ps->a[i] = ps->a[i + 1];
}
ps->size–;
}

8.查找

// 找到返回下标，没找到返回-1
int SLFind(SL* ps, SLDataType x)
{
assert(ps);
for (int i = 0; i < ps->size; i++)
{
if (ps->a[i] == x)
return i;
}
return -1;
}

五、时间复杂度总结

六、顺序表优缺点

优点

• 下标随机访问，查找极快
• 内存连续，CPU 缓存命中率高
• 实现简单，适合大量查询、少量插入删除的场景

缺点

• 头部 / 中间插入删除要挪动数据，效率低
• 扩容有开销，可能存在空间浪费
• 必须连续内存，大片空间不足时容易失败

七、总结

顺序表是数据结构入门第一站，在以后会用到：

• 内存连续存储
• 动态内存管理
• 增删改查的基本思想
• 为后续链表、栈、队列打下基础