数据结构编程笔记二十四：第九章 查找 顺序表和有序表（静态查找表）查找算法的实现

上次我们介绍了图的关键路径算法的实现，这次介绍查找这一章的第一个程序：顺序表和有序表（静态查找表）查找算法的实现。

还是老规矩：

程序在码云上可以下载。
地址：https://git.oschina.net/601345138/DataStructureCLanguage.git

图这一章的程序做完以后，后面的程序就明显好做多了。

这次的程序没啥好说的，就是顺序表每个数据元素加了一个关键字。其他操作差不多，仅此而已。

关于顺序表的实现，可以参考：《 数据结构编程笔记三：第二章 线性表 顺序表的实现》，我就是拿这个程序改造之后变成了第九章的程序。

直接看代码吧：

//*********************引入头文件**********************************#include <stdio.h>#include <stdlib.h>  //使用了malloc、free函数 //********************自定义符号常量******************************** #define OVERFLOW -2         //内存溢出错误常量#define ILLEGAL -1          //非法操作错误常量 #define OK 1                //表示操作正确的常量 #define ERROR 0             //表示操作错误的常量#define LIST_INIT_SIZE 100  //线性表存储空间的初始分配量#define EQ(a,b) ((a)==(b))  //相等 #define LT(a,b) ((a)< (b))  //小与#define LQ(a,b) ((a)<= (b)) //小与等于 //*********************自定义数据类型*******************************typedef int Status;   //状态码类型为int  typedef int KeyType;  //关键字类型为int typedef struct{       //元素类型     //关键字域     KeyType key;}ElemType; //------------------静态查找表的顺序存储结构------------------- typedef struct{    //数据元素存储空间基址，建表时按实际长度分配，0号单元留空    ElemType *elem;     //表长度，表中记录数     int length;}SSTable;//**************************顺序表的主要操作************************* //1.--------------------静态查找表的初始化操作---------------------------- /*    函数：InitSSTable_Seq    参数：SSTable &ST 静态查找表引用     返回值：状态码，操作成功返回OK     作用：初始化静态查找表,构造一个空静态查找表*/Status InitSSTable_Seq(SSTable &ST){    //申请查找表内存空间，0号单元留空。    ST.elem = (ElemType *)malloc(LIST_INIT_SIZE * sizeof(ElemType) + 1);     //若内存分配失败，退出程序    if(!ST.elem){          printf("内存申请失败！\n");           exit(OVERFLOW);     }//if    //设置静态查找表ST的长度为0    ST.length = 0;    //操作成功     return OK;    }//InitSSTable_Seq//2.----------------------输入静态查找表元素的操作-------------------/*    函数：SSTableInput_Seq    参数：SSTable &ST 静态查找表引用     返回值：状态码，操作成功返回OK     作用：顺序表插入元素的函数*/Status SSTableInput_Seq(SSTable &ST) {    //n代表元素的个数,i用作循环变量     int n, i;    //直到用户输入正确为止     while(1){        //先确定元素的个数        printf("->您想输入几个元素，请输入个数，最多不可以超过100  ");         scanf("%d", &n);        //检查元素个数n是否合法         if(n < 1 || n > 100) {             //如果输入非法数据，就提醒用户重新输入            printf("您的输入非法，请重新输入！！！\n");        }//if        //若输入合法则退出循环         break;    }//while    //输入静态查找表数据    printf("请输入静态查找表ST的元素，中间用空格隔开，最多不可以超过100个元素\n");    for(i = 1; i <= n; i++) {         //初始化每一个元素        scanf("%d", &ST.elem[i].key);     }//for     //静态查找表个数为元素个数n     ST.length = n;    //操作成功     return OK;}//SSTableInput_Seq//3.------------------判断静态查找表是否为空-------------------/*    函数：SSTableEmpty_Seq    参数：SSTable ST 静态查找表ST     返回值：状态码，若静态查找表为空表返回TRUE，否则返回FALSE     作用：判断静态查找表是否为空 */Status SSTableEmpty_Seq(SSTable ST){    //查看表长是否为0     return ST.length == 0;}//SSTableEmpty_Seq//4.----------------------静态查找表的输出操作------------------/*    函数：Print    参数：KeyType e 关键字的值e     返回值：状态码，操作成功返回OK，否则返回ERROR     作用：元素访问函数*/Status Print(KeyType e){    //采用控制台输出方式打印关键字e     printf("%3d ", e);    //操作成功     return OK;}//Print/*    函数：SSTableTraverse_Seq    参数：SSTable ST 静态查找表ST           Status(* Visit)(KeyType) 函数指针，指向元素访问函数     返回值：状态码，操作成功返回OK，否则返回ERROR     作用：遍历静态查找表函数*/Status SSTableTraverse_Seq(SSTable ST, Status(* Visit)(KeyType)){    //访问静态查找表中每一个元素一次且仅一次     for(int i = 1; i <= ST.length; ++i) {         //一旦访问失败则遍历失败        //if(!Visit(ST.elem[i].key)) <=> if(Visit(ST.elem[i].key) == ERROR)        if(!Visit(ST.elem[i].key)) {            return ERROR;        }//if     }//for     //输出换行使结果美观     printf("\n");    //操作成功     return OK;}//SSTableTraverse_Seq//5.----------------------顺序表的顺序查找算法------------------ /*    函数：SSTableTraverse_Seq    参数：SSTable ST 静态查找表ST           KeyType key 被查找的关键字     返回值：若找到，则函数值为该元素在表中的位置，否则为0    作用：在顺序表ST中顺序查找其关键字等于key的数据元素。*/int Search_Seq(SSTable ST, KeyType key){    //i是循环变量，存储了关键字在表中的位置     int i;     //0号单元不放被查找数据元素，放关键字，作用相当于"哨兵",    //好处在于不必时时提防数组越界问题     ST.elem[0].key = key;    //从后向前查找，直至找到元素或遇到哨兵为止     for(i = ST.length; !EQ(ST.elem[i].key, key); --i);    //返回关键字在表中的位置i     return i;  }//Search_Seq //6.-----------------------静态查找表的排序操作-------------------/*    函数：SortSSTable_Seq    参数：SSTable &ST 静态查找表引用     返回值：若找到，则函数值为该元素在表中的位置，否则为0    作用：排序顺序表中元素,使顺序表变为有序表，以便于对有序表进行查找 */Status SortSSTable_Seq(SSTable &ST) {    //将线性表中的元素排序,使用冒泡法，    /*传统冒泡排序中每一趟排序操作只能找到一个最大值或最小值,      我们考虑利用在每趟排序中进行正向和反向两遍冒泡的方法      一次可以得到两个最终值(最大者和最小者),从而使排序趟数几乎减少了一半*/     //对空表做排序没意义     if(SSTableEmpty_Seq(ST)) {         return ERROR;     }//if     int low = 1, high = ST.length, tmp, j;        while (low < high) {        //正向冒泡,找到最大者         for (j = low; j < high; ++j) {             if (ST.elem[j].key > ST.elem[j + 1].key){                  tmp = ST.elem[j].key;                 ST.elem[j].key = ST.elem[j + 1].key;                ST.elem[j + 1].key = tmp;              }//if           }//for         //修改high值, 前移一位        --high;        //反向冒泡,找到最小者        for (j = high; j > low; --j) {            if (ST.elem[j].key < ST.elem[j - 1].key) {                  tmp = ST.elem[j].key;                 ST.elem[j].key = ST.elem[j - 1].key;                ST.elem[j - 1].key = tmp;              }//if        }//for        //修改low值,后移一位         ++low;     }//while  } //SortSSTable_Seq//7.----------------------有序表的折半查找算法------------------/*    函数：Search_Bin    参数：SSTable ST 静态查找表ST     返回值：若找到，则函数值为该元素在表中的位置，否则为0     作用：在有序表ST中折半查找其关键字等于key的数据元素*/int Search_Bin(SSTable ST, KeyType key){    //置区间初值    int low = 1, high = ST.length, mid;    //当low > high时查找结束     while(low <= high){        //计算出mid         mid = (low + high) / 2;        //找到待查元素        if(EQ(key, ST.elem[mid].key)) {            return mid;        }//if        //继续在前半区间进行查找         else if(LT(key,ST.elem[mid].key)) {            high = mid - 1;        }//else if         //继续在后半区间进行查找        else {             low = mid + 1;        }//else     }//while     //顺序表中不存在待查元素    return 0; }//Search_Bin //8.-----------------------静态查找表的销毁操作--------------------/*    函数：DestorySSTable_Seq    参数：SSTable &ST 静态查找表引用     返回值：无     作用：销毁静态查找表ST*/void DestorySSTable_Seq(SSTable &ST){    //释放静态查找表内存空间     free(ST.elem);    //指针置空     ST.elem = NULL;    printf("内存空间释放成功!\n");  } //DestorySSTable_Seq//***************************************主函数******************************************** int main(int argc,char *argv[]){     //声明顺序查找表ST     SSTable ST;     //关键字             KeyType key;    //状态标志    Status flag;    printf("\n***************************顺序表及有序表查找算法测试***************************\n");    printf("->创建一个静态查找（顺序）表，请按要求进行操作\n");     InitSSTable_Seq(ST);    SSTableInput_Seq(ST);    printf("->您创建的静态查找表包含的所有元素如下：\n");    SSTableTraverse_Seq(ST, Print);    printf("->请输入您想在顺序表中查找的元素：\n");    scanf("%d", &key);    flag=Search_Seq(ST, key);     if(!flag) {        printf("查找失败！\n");     }//if     else {       printf("查找成功！该元素在表中的位置为%d,表中该位置元素值为%d。\n",            flag, ST.elem[flag].key);    }//else    printf("对顺序表排序，准备进行有序表查找。\n");    SortSSTable_Seq(ST);    printf("->排序后顺序表变为有序表，表中所有元素依次是：\n");    SSTableTraverse_Seq(ST, Print);    printf("->请输入您想在有序表中查找的元素：\n");    scanf("%d", &key);    flag=Search_Bin(ST, key);     if(!flag) {       printf("查找失败！\n");     }//if     else {       printf("查找成功！该元素在表中的位置为%d,表中该位置元素值为%d。\n",            flag, ST.elem[flag].key);    }//else    printf("->销毁静态查找表ST：");    DestorySSTable_Seq(ST);     return 0;   }//main 

输入数据来自书上P219页。

程序运行时输出：

->创建一个静态查找（顺序）表，请按要求进行操作->您想输入几个元素，请输入个数，最多不可以超过100  11请输入静态查找表ST的元素，中间用空格隔开，最多不可以超过100个元素05 13 19 21 37 56 64 75 80 88 92->您创建的静态查找表包含的所有元素如下：  5  13  19  21  37  56  64  75  80  88  92->请输入您想在顺序表中查找的元素：12查找失败！对顺序表排序，准备进行有序表查找。->排序后顺序表变为有序表，表中所有元素依次是：  5  13  19  21  37  56  64  75  80  88  92->请输入您想在有序表中查找的元素：88查找成功！该元素在表中的位置为10,表中该位置元素值为88。->销毁静态查找表ST：内存空间释放成功!--------------------------------Process exited with return value 0Press any key to continue . . .

总结：顺序表排序后变为有序表，查找效率有所提升。

下次的文章会介绍动态查找表也就是二叉排序树的实现。感谢大家一直以来的关注和支持。再见！