python 顺序表创建

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mob64ca12d6c78e 2024-11-20 04:56:51 ©著作权

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Python 顺序表的创建与使用

顺序表（Sequential List），也称为动态数组或线性表，是一种在计算机科学中常见的数据结构。与链表相比，顺序表在内存中占用的空间是连续的，这使得它在访问元素时更高效。本文将通过Python的实现方式来展示顺序表的创建与基本操作，并附带一些示例代码和可视化图表。

顺序表的基本概念

顺序表由一组相同类型的元素（数据）组成，元素之间的关系是线性的。顺序表的特点包括：

随机访问：由于内存的连续性，顺序表可以通过索引快速访问任何元素，时间复杂度为O(1)。
空间分配：顺序表的大小在初始化时确定，可以通过动态扩展来增加容量。
插入与删除效率：在中间位置插入或删除元素时，需要移动后续元素，时间复杂度为O(n)。

Python 中的顺序表实现

在Python中，我们可以使用列表（List）来模拟顺序表的行为。以下是一个简单的顺序表类的实现，包含创建、插入、删除和访问操作。

顺序表类的实现

class SequentialList:
    def __init__(self):
        self.data = []
    
    def insert(self, index, value):
        if index < 0 or index > len(self.data):
            raise IndexError("Index out of bounds")
        self.data.insert(index, value)
    
    def delete(self, index):
        if index < 0 or index >= len(self.data):
            raise IndexError("Index out of bounds")
        del self.data[index]
    
    def access(self, index):
        if index < 0 or index >= len(self.data):
            raise IndexError("Index out of bounds")
        return self.data[index]
    
    def display(self):
        return self.data

# 示例代码使用
if __name__ == "__main__":
    seq_list = SequentialList()
    seq_list.insert(0, 'A')
    seq_list.insert(1, 'B')
    seq_list.insert(2, 'C')
    print("当前顺序表:", seq_list.display())
    
    seq_list.delete(1)
    print("删除索引1后的顺序表:", seq_list.display())
    
    print("访问索引0的元素:", seq_list.access(0))

示例代码解析

在上述代码中，我们创建了一个名为SequentialList的类。它有以下方法：

__init__: 初始化一个空的列表。
insert: 在指定索引位置插入新元素。
delete: 删除指定索引的元素。
access: 访问指定索引位置的元素。
display: 显示当前的顺序表内容。

在if __name__ == "__main__":部分，我们利用顺序表类进行了一些简单的操作。输出结果将显示顺序表的当前状态及修改后的状态。

甘特图

为了更好地展示顺序表的操作过程，我们可以使用甘特图来可视化这些操作的时间线。以下是一个简单的甘特图示例，展示每个操作的时间消耗。

gantt
    title 顺序表操作时间线
    dateFormat  YYYY-MM-DD
    section 插入操作
    插入A          :a1, 2023-10-01, 1d
    插入B          :after a1, 1d
    插入C          :after a1, 1d
    section 删除操作
    删除B          :2023-10-03, 1d
    section 访问操作
    访问A          :2023-10-04, 1d

在此甘特图中，每一个条目代表顺序表操作的不同阶段，显示了不同操作所需的时间。

关系图

顺序表的每个元素都可以与其他元素建立一定的关系。下图展示了顺序表中元素之间的关系模型。

erDiagram
    SEQUENTIAL_LIST {
        string elements
        int size
    }
    ELEMENT {
        string value
        int index
    }
    SEQUENTIAL_LIST ||--o{ ELEMENT : contains

在该关系图中，SEQUENTIAL_LIST 表示顺序表，而 ELEMENT 表示顺序表中的元素。每个顺序表可以包含多个元素，并与元素通过“包含”（contains）关系连接。