重构顺序表的数据结构设计

# 1. 了解顺序表的数据结构

顺序表是一种线性表的存储结构，其特点是元素之间的逻辑顺序与物理顺序保持一致。顺序表的内存结构通常是连续的存储空间，可通过下标随机访问元素。在顺序表中，元素的插入和删除操作相对复杂，需要移动其他元素以保持顺序。由于顺序表的内存空间是静态分配的，所以在元素动态变化时可能导致内存碎片问题。因此，了解顺序表的数据结构，可以帮助我们更好地理解其设计原理和操作方式，为后续的操作和优化打下基础。在接下来的章节中，我们将深入探讨顺序表的基本操作、优化方案以及重构需求。

# 2. 顺序表的基本操作

在这一章节中，我们将深入了解顺序表的基本操作，包括如何创建顺序表、如何插入元素以及如何删除元素。这些基本操作是我们在使用顺序表时经常会遇到的，通过深入了解和实践，我们可以更好地掌握顺序表的使用方法以及相关的注意事项。

#### 2.1 创建顺序表

创建顺序表是使用顺序表的第一步，我们首先需要定义一个数组并确定数组的长度作为顺序表的基础结构。下面是一个 Python 实现的创建顺序表的示例代码：

class SequenceList:
    def __init__(self, max_size):
        self.max_size = max_size
        self.data = [None] * max_size
        self.length = 0

上面的代码定义了一个简单的顺序表类 `SequenceList`，其中 `max_size` 表示顺序表的最大长度，`data` 是一个长度为 `max_size` 的数组用来存储数据，`length` 记录当前顺序表中元素的个数。

#### 2.2 插入元素

在顺序表中插入元素是一个常见的操作，它涉及到了数据的移动和扩容等问题。我们需要确保在插入元素时，顺序表的内部状态依然是有序的。下面是一个 Python 实现的插入元素的示例代码：

class SequenceList:
    # __init__ 方法同上

    def insert(self, index, element):
        if self.length == self.max_size:
            # 扩容顺序表
            self.data += [None] * self.max_size
            self.max_size *= 2
        if index < 0 or index > self.length:
            raise IndexError("Index out of range")
        for i in range(self.length-1, index-1, -1):
            self.data[i+1] = self.data[i]
        self.data[index] = element
        self.length += 1

上面的代码展示了在顺序表中插入元素的逻辑，当顺序表已满时，会自动扩容；插入元素时，会根据插入位置移动元素并更新顺序表长度。

#### 2.3 删除元素

删除顺序表中的元素也是一个常见的操作，同样涉及到数据的移动和内存管理。我们需要确保在删除元素后，顺序表仍然保持有序性。下面是一个 Python 实现的删除元素的示例代码：