本文主要是介绍C++实现封装的顺序表的操作与实践，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
《C++实现封装的顺序表的操作与实践》在程序设计中,顺序表是一种常见的线性数据结构,通常用于存储具有固定顺序的元素,与链表不同,顺序表中的元素是连续存储的,因此访问速度较快,但插入和删除操作的效率可能...
一、顺序表的基本概念
顺序表是一种由一组数据元素构成的线性结构，元素在内存中是连续存储的。每个元素都可以通过索引快速访问。顺序表的插入和删除操作通常需要移动元素，尤其是在数组的中间部分。
在 C++ 中，我们通过类的封装特性来实现顺序表，利用动态数组来存储数据，保证数据的灵活性和高效性。顺序表常用于需要快速随机访问元素的应用场景。
二、顺序表类的设计
我们将通过一个简单的 C++ 类来实现顺序表，该类包含基本的顺序表操作，如插入、删除、查找、修改等。
1. 顺序表类的成员变量
我们定义了一个 SList 类，包含以下成员变量：
a：动态数组，用于存储顺序表中的元素。size：当前顺序表中的元素个数。capacity：数组的容量。
2. 构造函数和析构函数
顺序表类的构造函数负责初始化成员变量，析构函数负责释放动态分配的内存。
class SList {
private:
static const int N = 10; // 初始容量
int* a; // 动态数组
int size; // 当前元素个数
int capacity; // 数组的容量
// 动态扩展数组
void expand() {
capacity *= 2; // 容量翻倍
int* new_array = new int[capacity]; // 创建一个新的更大的数组
copy(a, a + size, new_array); // 复制原数组到新数组
delete[] a; // 删除旧数组
a = new_array; // 指向新数组
}
public:
// 构造函数
SList() : size(0), capacity(N), a(new int[capacity]) {}
// 析构函数
~SList() {
delete[] a; // 释放动态数组内存
}
// 尾插操作
void PushBack(int x) {
LxqgkvoYQ if (size == capacity) {
expand(); // 如果数组已满，扩展数组
}
a[size++] = x; // 将元素插入尾部
}
// 头插操作
void PushFront(int x) {
if (size == capacity) {
expand(); // 如果数组已满，扩展数组
}
// 将所有元素向后移动一位
for (int i = size; i > 0; i--) {
a[i] = a[i - 1];
}
a[0] = x; // 插入元素到头部
size++;
}
// 指定位置插入元素
void Insert(int pos, int x) {
if (pos < 0 || pos > size) {
cout << "位置无效！" << endl;
return;
}
if (size == capacity) {
expand(); // 如果数组已满，扩展数组
}
// 将从 pos 位置开始的元素向后移动一位
for (int i = size; i > pos; i--) {
a[i] = a[i - 1];
}
a[pos] = x; // 插入元素
size++;
}
// 尾删操作
void PopBack() {
if (size > 0) {
size--; // 删除尾部元素
} else {
cout << "顺序表为空，无法进行删除操作！" << endl;
}
}
// 头删操作
void PopFront() {
if (size > 0) {
// 将所有元素向前移动一位
for (int i = 0; i < size - 1; i++) {
a[i] = a[i + 1];
}
size--;
} else {
cout << "顺序表为空，无法进行删除操作！" << endl;
}
}
// 打印顺序表
void PrintList() {
for (int i = 0; i < size; i++) {
cout << a[i] << " ";
}
cout << endl;
}
// 按值查找元素
int find(int x) {
for (int i = 0; i < size; i++) {
if (a[i] == x) {
return i; // 返回元素的索引
}
}
return -1; // 未找到
}
// 按位置查找元素
int at(int pos) {
if (pos >= 0 && pos < size) {
return a[pos]; // 返回指定位置的元素
}
return -1; // 无效位置
}
// 修改指定位置的元素
void change(int pos, int x) {
if (pos >= 0 && pos < size) {
a[pos] = x; // 修改元素
} else {
cout << "位置无效, 修改失败" << endl;
}
}
// 获取顺序表的大小
int GetSize() const {
return size;
}
};
三、顺序表的操作实现
- PushBack: 在顺序表的尾部插入新元素。
- PushFront: 在顺序表的头部插入新元素。
- Insert: 在指定位置插入新元素。
- PopBack: 删除顺序表的尾元素。
- PopFront: 删除顺序表的头元素。
- PrintList: 打印顺序表中的所有元素。
- find: 根据值查找元素，返回其索引。
- at: 根据位置查找元素，返回该位置的元素。
- change: 修改指定位置的元素。
四、测试与演示
下面的 main&nLxqgkvoYQbsp;函数展示了如何使用上述顺序表类实现基本操作：
int main() {
SList sl;
sl.PushBack(1);
sl.PushBack(2);
sl.PushBack(3);
sl.PushBack(4);
sl.PushBack(5);
sl.PrintList();
sl.PopFront();
sl.PopBack();
sl.PushFront(9);
sl.PrintList();
sl.Insert(1, 1);
sl.PrintList();
sl.PopFront();
sl.PopBack();
sl.PrintList();
sl.change(0, 33);
sl.PrintList();
cout << sl.GetSize() << endl;
return 0;
}
五、顺序表操作的复杂度
- PushBack 和 PopBack：在最坏情况下时间复杂度为 O(1)，但在数组扩展时，复杂度为 O(n)。
- PushFront 和 PopFront：这两个操作的时间复杂度为 O(n)，因为需要移动元素。
- Insert：时间复杂度为 O(n)，因为需要移动部分元素。
- PrintList：打印顺序表的时间复杂度为 O(n)，需要遍历所有元素。
六、完整代码
#include <IOStream> using namespace std; class SList { private: static const int N = 10;//初始容量 int* a; // 动态数组 int size; // 当前元素个数 int capacity; // 数组的容量 // 动态扩展数组 void expand() { capacity *= 2; // 容量翻倍 int* new_array = new int[capacity]; // 创建一个新的更大的数组 copy(a, a + size, new_array); delete[] a; a = new_array; } public: SList() : size(0), capacity(N), a(new int[capacity]) { // 构造函数体可以为空，所有初始化已在初始化列表中完成 } ~SList() { delete[] a; // 释放动态数组内存 } void PushBack(int x) // 尾插 { if (size == capacity) { expand(); // 如果数组已满，扩展数组 } a[size++] = x; // 将元素插入尾部 } void PushFront(int x) // 头插 { if (size == capacity) { expand(); // 如果数组已满，扩展数组 } // 将所有元素向后移动一位 for (int i = size; i > 0; i--) { a[i] = a[i - 1]; } a[0] = x; // 插入元素到头部 size++; } void Insert(int pos, int x) // 指定位置插入元素 { if (pos < 0 || pos > size) { cout << "位置无效！" << endl; return; } if (size ==javascript capacity) { expand(); // 如果数组已满，扩展数组 } // 将从 pos 位置开始的元素向后移动一位 for (int i = size; i > pos; i--) { a[i] = a[i - 1]; } a[pos] = x; // 插入元素 size++; } vohttp://www.chinasem.cnid PopBack() // 尾删 { if (size > 0) { size--; } else { cout << "顺序表为空，无法进行删除操作！" << endl; } } void PopFront() // 头删 { if (size > 0) { // 将所有元素向前移动一位 for (int i = 0; i < size - 1; i++) { a[i] = a[i + 1]; } size--; } else { cout << "顺序表为空，无法进行删除操作！" << endl; } } void PrintList() // 打印顺序表 { for (int i = 0; i < size; i++) { cout << a[i] << " "; } cout << endl; } int find(int x) // 按值查找 { for (int i = 0; i < size; i++) { if (a[i] == x) { return i; } } return -1; } int at(int pos) // 按位查找 { if (pos >= 0 && pos < size) { return a[pos]; } return -1; } void change(int pos, int x) // 修改 { if (pos >= 0 && pos < size) { a[pos] = x; } else { cout << "位置无效, 修改失败" << endl; } } int GetSize() const // 获取顺序表的大小 { return size; } }; int main() { SList sl; sl.PushBack(1); sl.PushBack(2); sl.PushBack(3); sl.PushBack(4); sl.PushBack(5); sl.PrintList(); sl.PopFront(); sl.PopBack(); sl.PushFront(9); sl.PrintList(); sl.Insert(1, 1); sl.PrintList(); sl.PopFront(); sl.PopBack(); sl.PrintList(); sl.change(0, 33); sl.PrintList(); cout << sl.GetSize() << endl; return 0; }
七、总结
通过面向对象的方式实现顺序表，我们能够更加方便和安全地进行顺序表操作。封装了内存管理、扩展策略以及顺序表操作函数的类，使得顺序表操作更加直观并且易于维android护。在实际开发中，顺序表结构广泛应用于各种需要快速随机访问的场景，掌握顺序表的使用将帮助我们高效地处理许多数据管理问题。
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