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Spiegazione dettagliata ed esempi di implementazione della tabella lineare di archiviazione sequenziale della struttura dei dati (C, C#, C)

2024-07-12

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La tabella lineare di archiviazione sequenziale è una struttura dati di base, che memorizza gli elementi della tabella lineare in un insieme di unità di archiviazione con indirizzi consecutivi in ​​un determinato ordine. In questo blog presenteremo in dettaglio l'implementazione di una tabella lineare di archiviazione sequenziale e prenderemo come esempi tre linguaggi di programmazione C, C# e C++ per mostrare come implementare una tabella lineare di archiviazione sequenziale.

1. Concetti base di memorizzazione sequenziale di tabelle lineari

La tavola lineare di archiviazione sequenziale è un metodo di implementazione della tavola lineare, che ha le seguenti caratteristiche:

I tipi di elementi sono gli stessi: gli elementi nella tabella lineare di archiviazione sequenziale sono dello stesso tipo e ciascun elemento occupa un determinato spazio di archiviazione.
Gli elementi sono ordinati: gli elementi nell'elenco lineare di archiviazione sequenziale sono disposti in un determinato ordine, solitamente in ordine non decrescente.
Accesso casuale: le tabelle lineari di archiviazione sequenziale supportano l'accesso casuale, ovvero è possibile accedere direttamente a qualsiasi elemento della tabella tramite l'indice.
Espansione dinamica: le tabelle lineari di archiviazione sequenziale possono espandere dinamicamente lo spazio di archiviazione secondo necessità per ospitare più elementi.

2. Implementazione della tavola lineare di memorizzazione sequenziale

1. Definizione della struttura dei dati

Per prima cosa dobbiamo definire una struttura dati per l'archiviazione sequenziale delle tabelle lineari. Prendendo come esempio il linguaggio C, è possibile utilizzare una struttura (struct) per definire:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct {
    int *data; // 指向动态分配的数组
    int size;  // 线性表的当前长度
    int capacity; // 线性表的容量
} SequenceList;

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2. Inizializzazione

La tabella lineare viene memorizzata nella sequenza di inizializzazione e ad essa viene allocata la capacità iniziale. Nel linguaggio C, possiamo usare la funzione malloc per allocare dinamicamente la memoria:

void initSequenceList(SequenceList *list, int capacity) {
    list->data = (int *)malloc(capacity * sizeof(int));
    if (list->data == NULL) {
        exit(-1); // 内存分配失败，退出程序
    }
    list->size = 0;
    list->capacity = capacity;
}

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3. Aggiungi elementi

Aggiunge elementi a un elenco lineare memorizzato in sequenza. Se la capacità attuale non è sufficiente per accogliere i nuovi elementi, è necessario prima espandere la capacità:

void appendSequenceList(SequenceList *list, int value) {
    if (list->size == list->capacity) {
        // 扩展容量
        int newCapacity = list->capacity * 2;
        int *newData = (int *)malloc(newCapacity * sizeof(int));
        if (newData == NULL) {
            exit(-1); // 内存分配失败，退出程序
        }
        for (int i = 0; i < list->size; i++) {
            newData[i] = list->data[i];
        }
        free(list->data);
        list->data = newData;
        list->capacity = newCapacity;
    }
    list->data[list->size++] = value;
}

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4. Accedere agli elementi

Accedi agli elementi specificati in un elenco lineare memorizzato in sequenza:

int getSequenceList(const SequenceList *list, int index) {
    if (index < 0 || index >= list->size) {
        return -1; // 索引无效，返回-1
    }
    return list->data[index];
}

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5. Modificare gli elementi

Modificare gli elementi specificati nell'elenco lineare di archiviazione sequenziale:

void setSequenceList(SequenceList *list, int index, int value) {
    if (index < 0 || index >= list->size) {
        return; // 索引无效，不进行操作
    }
    list->data[index] = value;
}

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6. Elimina elementi

Elimina gli elementi specificati in un elenco lineare memorizzato in sequenza:

void removeSequenceList(SequenceList *list, int index) {
    if (index < 0 || index >= list->size) {
        return; // 索引无效，不进行操作
    }
    for (int i = index + 1; i < list->size; i++) {
        list->data[i - 1] = list->data[i];
    }
    list->size--;
}

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7. Distruggi

Distruggi la tabella lineare di archiviazione sequenziale e rilascia la memoria allocata:

void destroySequenceList(SequenceList *list) {
    free(list->data);
    list->data = NULL;
    list->size = 0;
    list->capacity = 0;
}

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3. Esempio

Di seguito utilizziamo tre linguaggi di programmazione, C, C# e C++, per implementare una tabella lineare di archiviazione sequenziale e aggiungere, eliminare, accedere e stampare elementi nella tabella lineare.

Esempio di linguaggio C

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct {
    int *data;
    int size;
    int capacity;
} SequenceList;

void initSequenceList(SequenceList *list, int capacity) {
    list->data = (int *)malloc(capacity * sizeof(int));
    if (list->data == NULL) {
        exit(-1);
    }
    list->size = 0;
    list->capacity = capacity;
}

void appendSequenceList(SequenceList *list, int value) {
    if (list->size == list->capacity) {
        int newCapacity = list->capacity * 2;
        int *newData = (int *)malloc(newCapacity * sizeof(int));
        if (newData == NULL) {
            exit(-1);
        }
        for (int i = 0; i < list->size; i++) {
            newData[i] = list->data[i];
        }
        free(list->data);
        list->data = newData;
        list->capacity = newCapacity;
    }
    list->data[list->size++] = value;
}

int getSequenceList(const SequenceList *list, int index) {
    if (index < 0 || index >= list->size) {
        return -1;
    }
    return list->data[index];
}

void setSequenceList(SequenceList *list, int index, int value) {
    if (index < 0 || index >= list->size) {
        return;
    }
    list->data[index] = value;
}

void removeSequenceList(SequenceList *list, int index) {
    if (index < 0 || index >= list->size) {
        return;
    }
    for (int i = index + 1; i < list->size; i++) {
        list->data[i - 1] = list->data[i];
    }
    list->size--;
}

void destroySequenceList(SequenceList *list) {
    free(list->data);
    list->data = NULL;
    list->size = 0;
    list->capacity = 0;
}

int main() {
    SequenceList list;
    initSequenceList(&list, 10);
    appendSequenceList(&list, 1);
    appendSequenceList(&list, 2);
    appendSequenceList(&list, 3);
    printf("Get element at index 1: %dn", getSequenceList(&list, 1));
    setSequenceList(&list, 1, 4);
    printf("Get element at index 1 after modification: %dn", getSequenceList(&list, 1));
    removeSequenceList(&list, 0);
    printf("Get element at index 0 after removal: %dn", getSequenceList(&list, 0));
    destroySequenceList(&list);
    return 0;
}

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Esempio di linguaggio C#

using System;

public class SequenceList
{
    private int[] data;
    private int size;
    private int capacity;

    public SequenceList(int capacity)
    {
        this.data = new int[capacity];
        this.size = 0;
        this.capacity = capacity;
    }

    public void Append(int value)
    {
        if (size == capacity)
        {
            int newCapacity = capacity * 2;
            int[] newData = new int[newCapacity];
            for (int i = 0; i < size; i++)
            {
                newData[i] = data[i];
            }
            data = newData;
            capacity = newCapacity;
        }
        data[size++] = value;
    }

    public int Get(int index)
    {
        if (index < 0 || index >= size)
        {
            return -1;
        }
        return data[index];
    }

    public void Set(int index, int value)
    {
        if (index < 0 || index >= size)
        {
            return;
        }
        data[index] = value;
    }

    public void RemoveAt(int index)
    {
        if (index < 0 || index >= size)
        {
            return;
        }
        for (int i = index + 1; i < size; i++)
        {
            data[i - 1] = data[i];
        }
        size--;
    }

    public void Clear()
    {
        size = 0;
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        SequenceList list = new SequenceList(10);
        list.Append(1);
        list.Append(2);
        list.Append(3);
        Console.WriteLine("Get element at index 1: " + list.Get(1));
        list.Set(1, 4);
        Console.WriteLine("Get element at index 1 after modification: " + list.Get(1));
        list.RemoveAt(0);
        Console.WriteLine("Get element at index 0 after removal: " + list.Get(0));
        list.Clear();
    }
}

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Esempio di linguaggio C++

#include <iostream>

class SequenceList {
private:
    int *data;
    int size;
    int capacity;

public:
    SequenceList(int capacity) {
        data = new int[capacity];
        size = 0;
        capacity = capacity;
    }

    void Append(int value) {
        if (size == capacity) {
            int newCapacity = capacity * 2;
            int *newData = new int[newCapacity];
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                newData[i] = data[i];
            }
            delete[] data;
            data = newData;
            capacity = newCapacity;
        }
        data[size++] = value;
    }

    int Get(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            return -1;
        }
        return data[index];
    }

    void Set(int index, int value) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            return;
        }
        data[index] = value;
    }

    void RemoveAt(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            return;
        }
        for (int i = index + 1; i < size; i++) {
            data[i - 1] = data[i];
        }
        size--;
    }

    void Clear() {
        size = 0;
    }
};

int main() {
    SequenceList list(10);
    list.Append(1);
    list.Append(2);
    list.Append(3);
    std::cout << "Get element at index 1: " << list.Get(1) << std::endl;
    list.Set(1, 4);
    std::cout << "Get element at index 1 after modification: " << list.Get(1) << std::endl;
    list.RemoveAt(0);
    std::cout << "Get element at index 0 after removal: " << list.Get(0) << std::endl;
    list.Clear();
    return 0;
}

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In questi tre esempi, definiamo una classe di elenco lineare di archiviazione sequenziale e forniamo una serie di operazioni di base come l'aggiunta, l'eliminazione, l'accesso e la stampa di elementi. Con questi esempi imparerai come implementare tabelle lineari di archiviazione sequenziale in diversi linguaggi di programmazione.

Profilo personale

Si dedica alla ricerca tecnologica da più di 30 anni ed è esperto in vari linguaggi come Java, Linux, Javascript, php, css, ecc. Ha dato numerosi contributi nel campo dell'open source stazione di documentazione per gli sviluppatori per condividere alcuni problemi nello sviluppo della tecnologia per riferimento futuro

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