什么是Python中的順序表
1、順序表介紹
順序表是最簡單的一種線性結(jié)構(gòu),邏輯上相鄰的數(shù)據(jù)在計算機內(nèi)的存儲位置也是相鄰的,可以快速定位第幾個元素,中間不允許有空,所以插入、刪除時需要移動大量元素。順序表可以分配一段連續(xù)的存儲空間Maxsize,用elem記錄基地址,用length記錄實際的元素個數(shù),即順序表的長度
上圖1表示的是順序表的基本形式,數(shù)據(jù)元素本身連續(xù)存儲,每個元素所占的存儲單元大小固定相同,元素的下標是其邏輯地址,而元素存儲的物理地址(實際內(nèi)存地址)可以通過存儲區(qū)的起始地址Loc (e0)加上邏輯地址(第i個元素)與存儲單元大?。╟)的乘積計算而得,即:Loc(element i) = Loc(e0) + c*i
所以,訪問指定元素時無需從頭遍歷,通過計算便可獲得對應(yīng)地址,其時間復(fù)雜度為O(1)。
如果元素的大小不統(tǒng)一,則須采用圖2的元素外置的形式,將實際數(shù)據(jù)元素另行存儲,而順序表中各單元位置保存對應(yīng)元素的地址信息(即鏈接)。由于每個鏈接所需的存儲量相同,通過上述公式,可以計算出元素鏈接的存儲位置,而后順著鏈接找到實際存儲的數(shù)據(jù)元素。注意,圖2中的c不再是數(shù)據(jù)元素的大小,而是存儲一個鏈接地址所需的存儲量,這個量通常很小。
圖2這樣的順序表也被稱為對實際數(shù)據(jù)的索引,這是最簡單的索引結(jié)構(gòu)。
2、順序表的結(jié)構(gòu)
一個順序表的完整信息包括兩部分,一部分是表中的元素集合,另一部分是為實現(xiàn)正確操作而需記錄的信息,即有關(guān)表的整體情況的信息,這部分信息主要包括元素存儲區(qū)的容量和當(dāng)前表中已有的元素個數(shù)兩項。
3、順序表的兩種基本實現(xiàn)方式
1為一體式結(jié)構(gòu),存儲表信息的單元與元素存儲區(qū)以連續(xù)的方式安排在一塊存儲區(qū)里,兩部分數(shù)據(jù)的整體形成一個完整的順序表對象。一體式結(jié)構(gòu)整體性強,易于管理。但是由于數(shù)據(jù)元素存儲區(qū)域是表對象的一部分,順序表創(chuàng)建后,元素存儲區(qū)就固定了。
2為分離式結(jié)構(gòu),表對象里只保存與整個表有關(guān)的信息(即容量和元素個數(shù)),實際數(shù)據(jù)元素存放在另一個獨立的元素存儲區(qū)里,通過鏈接與基本表對象關(guān)聯(lián)。
4、元素存儲區(qū)替換
一體式結(jié)構(gòu)由于順序表信息區(qū)與數(shù)據(jù)區(qū)連續(xù)存儲在一起,所以若想更換數(shù)據(jù)區(qū),則只能整體搬遷,即整個順序表對象(指存儲順序表的結(jié)構(gòu)信息的區(qū)域)改變了。分離式結(jié)構(gòu)若想更換數(shù)據(jù)區(qū),只需將表信息區(qū)中的數(shù)據(jù)區(qū)鏈接地址更新即可,而該順序表對象不變。
5、元素存儲區(qū)擴充
采用分離式結(jié)構(gòu)的順序表,若將數(shù)據(jù)區(qū)更換為存儲空間更大的區(qū)域,則可以在不改變表對象的前提下對其數(shù)據(jù)存儲區(qū)進行了擴充,所有使用這個表的地方都不必修改。只要程序的運行環(huán)境(計算機系統(tǒng))還有空閑存儲,這種表結(jié)構(gòu)就不會因為滿了而導(dǎo)致操作無法進行。人們把采用這種技術(shù)實現(xiàn)的順序表稱為動態(tài)順序表,因為其容量可以在使用中動態(tài)變化。
擴充的兩種策略
每次擴充增加固定數(shù)目的存儲位置,如每次擴充增加10個元素位置,這種策略可稱為線性增長。
特點:節(jié)省空間,但是擴充操作頻繁,操作次數(shù)多。
每次擴充容量加倍,如每次擴充增加一倍存儲空間。
特點:減少了擴充操作的執(zhí)行次數(shù),但可能會浪費空間資源。以空間換時間,推薦的方式。
6、順序表的增刪改查操作的Python代碼實現(xiàn)
# 創(chuàng)建順序表class Sequence_Table(): # 初始化 def __init__(self): self.date = [None]*100 self.length = 0 # 判斷是否已經(jīng)滿了 def isFull(self): if self.length>100: print("該順序表已滿,無法添加元素") return 1 else: return 0 # 按下表索引查找 def selectByIndex(self,index): if index>=0 and index<=self.length-1: return self.date[index] else: print("你輸入的下標不對,請重新輸入\n") return 0 # 按元素查下標 def selectByNum(self,num): isContain = 0 for i in range(0,self.length): if self.date[i] == num: isContain = 1 print("你要查找的元素下標是%d\n"%i) if isContain == 0: print("沒有找你你要的數(shù)據(jù)") # 追加數(shù)據(jù) def addNum(self,num): if self.isFull() == 0: self.date[self.length] = num self.length += 1 # 打印順序表 def printAllNum(self): for i in range(self.length): print("a[%s]=%s"%(i,self.date[i]),end=" ") print("\n") # 按下標插入數(shù)據(jù) def insertNumByIndex(self,num,index): if index<0 or index>self.length: return 0 self.length += 1 for i in range(self.length-1,index,-1): temp = self.date[i] self.date[i] = self.date[i-1] self.date[i-1] = temp self.date[index] = num return 1 # 按下標刪除數(shù)據(jù) def delectNumByIndex(self,index): if self.length <= 0: print("該順序表內(nèi)沒有數(shù)據(jù),不用刪除") for i in range(index,self.length-1): temp = self.date[i] self.date[i] = self.date[i + 1] self.date[i + 1] = temp self.date[self.length-1] = 0 self.length -= 1def main(): # 創(chuàng)建順序表對象 seq_t = Sequence_Table() # 插入三個元素 seq_t.addNum(1) seq_t.addNum(2) seq_t.addNum(3) # 打印驗證 seq_t.printAllNum() # 按照索引查找 num = seq_t.selectByIndex(2) print("你要查找的數(shù)據(jù)是%d\n" % num) # 按照索引插入數(shù)據(jù) seq_t.insertNumByIndex(4, 1) seq_t.printAllNum() # 按照數(shù)字查下標 seq_t.selectByNum(4) #刪除數(shù)據(jù) seq_t.delectNumByIndex(1) seq_t.printAllNum() if __name__ == "__main__": main()
運行結(jié)果為:
a[0]=1 a[1]=2 a[2]=3
你要查找的數(shù)據(jù)是3
a[0]=1 a[1]=4 a[2]=2 a[3]=3
你要查找的元素下標是1
a[0]=1 a[1]=2 a[2]=3
7、順序表的增刪改查操作的C語言代碼實現(xiàn)
#include<stdio.h> // 1、定義順序表的儲存結(jié)構(gòu) typedef struct { //用數(shù)組存儲線性表中的元素 int data[100]; // 順序表中的元素個數(shù) int length; }Sequence_table,*p_Sequence_table; // 2、順序表的初始化, void initSequenceTable(p_Sequence_table T) { // 判斷傳過來的表是否為空,為空直接退出 if (T == NULL) { return; } // 設(shè)置默認長度為0 T->length = 0; } // 3、求順序表的長度 int lengthOfSequenceTable(p_Sequence_table T) { if (T==NULL) { return 0; } return T->length; } // 4、判斷順序表是否已滿 int isFull(p_Sequence_table T) { if (T->length>=100) { printf("該順序表已經(jīng)裝滿,無法再添加元素"); return 1; } return 0; } // 5、按序號查找 int selectSequenceTableByIndex(p_Sequence_table T,int index) { if (index>=0&&index<=T->length-1) { return T->data[index]; } printf("你輸入的序號不對,請重新輸入\n"); return 0; } // 6、按內(nèi)容查找是否存在 void selectSequenceTableByNum(p_Sequence_table T,int num) { int isContain = 0; for (int i=0; i<T->length; i++) { if (T->data[i] == num) { isContain = 1; printf("你要找的元素的下標是:%d\n",i); } } if (isContain == 0) { printf("沒有找到你要的數(shù)據(jù)\n"); } } // 7、添加元素(在隊尾添加) void addNumber(p_Sequence_table T,int num) { // 順序表還沒有滿的時候 if (isFull(T) == 0) { T->data[T->length] = num; T->length++; } } // 8、順序表的遍歷 void printAllNumOfSequenceTable(p_Sequence_table T) { for (int i = 0; i<T->length; i++) { printf("T[%d]=%d ",i,T->data[i]); } printf("\n"); } //9、插入操作 int insertNumByIndex(p_Sequence_table T, int num,int index) { if (index<0||index>T->length) { return 0; } T->length++; for (int i = T->length-1; i>index; i--) { int temp = T->data[i]; T->data[i] = T->data[i-1]; T->data[i-1] = temp; } T->data[index] = num; return 1; } // 10、刪除元素 void delectNum(p_Sequence_table T,int index) { if (T->length <= 0) { printf("該順序表中沒有數(shù)據(jù),不用刪除"); } for (int i = index;i<T->length-1; i++) { int temp = T->data[i]; T->data[i] = T->data[i+1]; T->data[i+1] = temp; } T->data[T->length-1] = 0; T->length--; } int main(int argc, const char * argv[]) { // 創(chuàng)建順序表的結(jié)構(gòu)體 Sequence_table seq_t; // 初始化 initSequenceTable(&seq_t); // 添加數(shù)據(jù) addNumber(&seq_t, 1); addNumber(&seq_t, 2); addNumber(&seq_t, 3); // 打印驗證 printAllNumOfSequenceTable(&seq_t); // 根據(jù)索引下標查內(nèi)容 int num = selectSequenceTableByIndex(&seq_t, 2); printf("你查的數(shù)據(jù)是:%d\n",num); // 插入 insertNumByIndex(&seq_t, 4, 1); printAllNumOfSequenceTable(&seq_t); // 根據(jù)內(nèi)容查下標 selectSequenceTableByNum(&seq_t, 4); // 根據(jù)下標刪除數(shù)據(jù) delectNum(&seq_t, 1); printAllNumOfSequenceTable(&seq_t); return 0; }
運行結(jié)果為:
T[0]=1 T[1]=2 T[2]=3
你查的數(shù)據(jù)是:3
T[0]=1 T[1]=4 T[2]=2 T[3]=3
你要找的元素的下標是:1
T[0]=1 T[1]=2 T[2]=3
知識點擴展:
Python中的list和tuple兩種類型采用了順序表的實現(xiàn)技術(shù),具有前面討論的順序表的所有性質(zhì)。
tuple是不可變類型,即不變的順序表,因此不支持改變其內(nèi)部狀態(tài)的任何操作,而其他方面,則與list的性質(zhì)類似。
list的基本實現(xiàn)技術(shù)
Python標準類型list就是一種元素個數(shù)可變的線性表,可以加入和刪除元素,并在各種操作中維持已有元素的順序(即保序),而且還具有以下行為特征:
基于下標(位置)的高效元素訪問和更新,時間復(fù)雜度應(yīng)該是O(1);
為滿足該特征,應(yīng)該采用順序表技術(shù),表中元素保存在一塊連續(xù)的存儲區(qū)中。
允許任意加入元素,而且在不斷加入元素的過程中,表對象的標識(函數(shù)id得到的值)不變。
為滿足該特征,就必須能更換元素存儲區(qū),并且為保證更換存儲區(qū)時list對象的標識id不變,只能采用分離式實現(xiàn)技術(shù)。
在Python的官方實現(xiàn)中,list就是一種采用分離式技術(shù)實現(xiàn)的動態(tài)順序表。這就是為什么用list.append(x) (或 list.insert(len(list), x),即尾部插入)比在指定位置插入元素效率高的原因。
在Python的官方實現(xiàn)中,list實現(xiàn)采用了如下的策略:在建立空表(或者很小的表)時,系統(tǒng)分配一塊能容納8個元素的存儲區(qū);在執(zhí)行插入操作(insert或append)時,如果元素存儲區(qū)滿就換一塊4倍大的存儲區(qū)。但如果此時的表已經(jīng)很大(目前的閥值為50000),則改變策略,采用加一倍的方法。引入這種改變策略的方式,是為了避免出現(xiàn)過多空閑的存儲位置。
以上就是什么是Python中的順序表的詳細內(nèi)容,更多關(guān)于Python中順序表詳解的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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