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数组的动态分配
C语言实现数组的动态分配
摘要：数据结构和算法对于编程的意义不言而喻，具有指导意义的。无论从事算法优化方向研究，还是大数据处理，亦或者网站开发APP开发云云。在求职过程中数据结构必然也是笔试的重点，面试的常客。基于此，系统梳理复习下数据结构和算法相关知识，其实核心为链表操作，串的匹配，树的先序、中序、后序。排序的相关操作，查找相关操作，深度优先遍历、广度优先遍历、哈弗曼树、动态规划等。本节为开胃菜，数组的相关操作（本文原创编著，转载注明出处:C语言实现数组的动态分配）
1 数组动态分配思想
数组是最常用的数据结构，在内存中连续存储，可以静态初始化（int a[2]={1,2}），可以动态初始化 malloc（）。难点就是数组在删除或者插入元素的时候，要移动元素的坐标不好确定。规律：
1.如果要在数组中第pos个位置插入一个元素（应该从后面开始移动）
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for( i=cnu;i>=pos;i--)pBase[i]=pBase[i-1]; |
2.删除数组第pos位置的元素
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for(i=pos+1;i<=cnu;i--)pBase[i-2]=pBase[i-1]; |
使用malloc动态分配内存并将返回值赋给整形指针
int pBase=(int *)malloc(sizeof(int)len);//分配4*len字节长度的内存
这是pBase可以指向数组中的第一个元素，可以作为数组变量名称使用。
2 数组的优缺点
优点：
存取速度快 o(1) 可以直接根据下标找到内存位置
缺点：
- 事先必须知道数组的长度
- 插入删除元素很慢
- 空间通常是有限制的
- 需要大块连续的内存块
- 插入删除元素的效率很低
3 完整案例
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#include<stdio.h>#include<malloc.h>#include<stdbool.h>/* 定义结构体 */struct Arr{ int len;//数组能存取的最大元素个数 int cnu;//数组中当前元素个数 int *pBase;//存储指向数组的指针};/*初始化数组*/void init_Arr(struct Arr *pArray,int len){ pArray->pBase=(int*)malloc(sizeof(int)*len);//分配4*len字节长度的内存 if(NULL== pArray->pBase){ printf("动态分配内存失败\n"); }else{ pArray->len=len; pArray->cnu=0; printf("动态分配内存成功 %d \n",pArray->len); }}/*判断数组是否为空，传地址省内存4字节，传结构体变量需要进行拷贝，12字节*/bool isempty(struct Arr *pArray){ if(0==pArray->cnu) return true; else return false;}/*判断数组是否满了*/bool isfull(struct Arr *pArray){ if(pArray->len==pArray->cnu) return true; else return false;}/*显示数组内容*/void show_Arr(struct Arr *pArray){ if(isempty(pArray)) printf("数组为空！\n"); else{ for(int i=0; i<pArray->cnu;i++){ printf("%d \t\t %d \t\t %d \n",pArray->pBase[i],pArray->cnu,pArray->len); } printf("------------------------------------\n"); }}/*向数组追加元素*/bool append(struct Arr *pArray,int val){ if(isfull(pArray)){ printf("数组已经满了！\n"); return false; }else{ pArray->pBase[pArray->cnu]=val; pArray->cnu++; }}/*向数组中插入元素,pos为数组中第几个位置，pos=3就是向a[2]插入元素*/bool insert(struct Arr *pArray,int pos,int val){ if(pos<1||pos>pArray->len+1){ printf("插入的位置输入的不合法\n"); return false; } if(isfull(pArray)){ printf("数组已经满了,插入失败！\n"); return false; } else{ //printf("数组 %d \n",pArray->cnu); for(int i=pArray->cnu;i>=pos;i--){//循环将pos位置开始的数组后移 pArray->pBase[i]=pArray->pBase[i-1]; } pArray->pBase[pos-1]=val; pArray->cnu++; pArray->len++; return true; }}/*删除数组中的第pos个元素，同时返回删除的元素的值*/bool delete(struct Arr *pArray,int pos,int *val){ if(pos<1||pos>pArray->cnu){ printf("删除失败，位置不合法\n"); return false; } if(isempty(pArray)){ printf("数组已经空，删除失败！\n"); return false; } else{ *val=pArray->pBase[pos-1]; for(int i=pos+1;i<=pArray->cnu;i++){ pArray->pBase[i-2]=pArray->pBase[i-1]; } pArray->cnu--; return true; }}/*数组倒置*/bool inverse(struct Arr *pArray){ if(isempty(pArray)){ printf("倒置失败，因数组为空"); return false; } else{ int i=0,j=pArray->cnu-1,temp; while(i<j){ temp=pArray->pBase[i]; pArray->pBase[i]=pArray->pBase[j]; pArray->pBase[j]=temp; i++; j--; } } return true;}int main(){ struct Arr arr; init_Arr(&arr,20); append(&arr,1); append(&arr,2); append(&arr,3); append(&arr,4); append(&arr,5); show_Arr(&arr); insert(&arr,2,88); show_Arr(&arr); int val; delete(&arr,1,&val); show_Arr(&arr); printf("删除了 %d\n",val); inverse(&arr); show_Arr(&arr); return 0;} |
4 运行结果
Success time: 0 memory: 2300 signal:0
动态分配内存成功 20 1 5 20 2 5 20 3 5 20 4 5 20 5 5 20 ------------------------------------ 1 6 21 88 6 21 2 6 21 3 6 21 4 6 21 5 6 21 ------------------------------------ 88 5 21 2 5 21 3 5 21 4 5 21 5 5 21 ------------------------------------ 删除了 1 5 5 21 4 5 21 3 5 21 2 5 21 88 5 21 ------------------------------------
5 实例解析
结构体：结构体(struct)指的是一种数据结构，是C语言中聚合数据类型的一类。 结构体可以被声明为变量、指针或数组等，用以实现较复杂的数据结构。结构体的定义如下所示，
struct tag { member-list } variable-list ;
struct为结构体关键字，tag为结构体的标志，member-list为结构体成员列表，其必须列出其所有成员；variable-list为此结构体声明的变量。
思路：
- 创建结构体记得关键字struct
- 花括号内创建结构体属性
例如：
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/* 定义结构体 */struct Arr{ int len;//数组能存取的最大元素个数 int cnu;//数组中当前元素个数 int *pBase;//存储指向数组的指针}; |
初始化数组：
思路：
- 创建初始化函数，给数组分配长度malloc(sizeof(int)*len
- 指针地址为空，分配内存失败
- 反之，数组长度为当前内存长度，数组当前位置为0
例如：
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/*初始化数组*/void init_Arr(struct Arr *pArray,int len){ pArray->pBase=(int*)malloc(sizeof(int)*len);//分配4*len字节长度的内存 if(NULL== pArray->pBase){ printf("动态分配内存失败\n"); }else{ pArray->len=len; pArray->cnu=0; printf("动态分配内存成功 %d \n",pArray->len); }} |
判断数组是否为空：
- 创建判空函数，结构体参数数组
- 判断当前元素个数是否为空
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/*判断数组是否为空，传地址省内存4字节，传结构体变量需要进行拷贝，12字节*/bool isempty(struct Arr *pArray){ if(0==pArray->cnu) return true; else return false;} |
判断数组是否为满：
- 创建判满函数，结构体参数数组
- 判断数组长度是否为当前元素长度
例如：
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/*判断数组是否满了*/bool isfull(struct Arr *pArray){ if(pArray->len==pArray->cnu) return true; else return false;} |
向数组追加元素：
- 创建追加函数，结构体数组参数，元素值
- 注意判满情况，反之循环输入
- 数组当前指针地址赋值
- 数组指向下一个位置，自加
例如：
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/*向数组追加元素*/bool append(struct Arr *pArray,int val){ if(isfull(pArray)){ printf("数组已经满了！\n"); return false; }else{ pArray->pBase[pArray->cnu]=val; pArray->cnu++; }} |
显示数组内容
- 创建显示函数，结构体数组参数
- 注意判空情况，反之循环输入
- 遍历数组输出
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/*显示数组内容*/void show_Arr(struct Arr *pArray){ if(isempty(pArray)) printf("数组为空！\n"); else{ for(int i=0; i<pArray->cnu;i++){ printf("%d \t\t %d \t\t %d \n",pArray->pBase[i],pArray->cnu,pArray->len); } printf("------------------------------------\n"); }} |
向数组中插入元素：pos为数组中第几个位置，pos=3就是向a[2]插入元素
- 创建插入函数，结构体数组参数，位置参数，插入值参数
- 判断插入位置是否越界，判断数组是否满
- 循环将pos位置开始的数组后移，移动范围是从第pos个到第cnu个
- 循环将pos位置开始的数组后移，将值插入pos处
- 指向下一位且长度加1
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/*向数组中插入元素,pos为数组中第几个位置，pos=3就是向a[2]插入元素*/bool insert(struct Arr *pArray,int pos,int val){ if(pos<1||pos>pArray->len+1){ printf("插入的位置输入的不合法\n"); return false; } if(isfull(pArray)){ printf("数组已经满了,插入失败！\n"); return false; } else{ //printf("数组 %d \n",pArray->cnu); for(int i=pArray->cnu;i>=pos;i--){//循环将pos位置开始的数组后移 pArray->pBase[i]=pArray->pBase[i-1]; } pArray->pBase[pos-1]=val; pArray->cnu++; pArray->len++; return true; }} |
删除数组中的第pos个元素：同时返回删除的元素的值
- 创建插入函数，结构体数组参数，位置参数，插入值参数
- 判断插入位置是否越界合法
- 获取删除的元素值
- 移动单位是从第pos+1个到cnu
- 指针向前指向，自减
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/*删除数组中的第pos个元素，同时返回删除的元素的值*/bool delete(struct Arr *pArray,int pos,int *val){ if(pos<1||pos>pArray->cnu){ printf("删除失败，位置不合法\n"); return false; } if(isempty(pArray)){ printf("数组已经空，删除失败！\n"); return false; } else{ *val=pArray->pBase[pos-1]; for(int i=pos+1;i<=pArray->cnu;i++){ pArray->pBase[i-2]=pArray->pBase[i-1]; } pArray->cnu--; return true; }} |
数组倒置
- 创建倒置函数，判断数组是否为空
- 三个变量进行交换，其中temp中间变量，ij分别指向数组首尾索引
- 循环数组，使前后索引交换位置
- 每一遍循环，ij索引分别前进一步，直到跳出循环，程序结束
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/*数组倒置*/bool inverse(struct Arr *pArray){ if(isempty(pArray)){ printf("倒置失败，因数组为空"); return false; } else{ int i=0,j=pArray->cnu-1,temp; while(i<j){ temp=pArray->pBase[i]; pArray->pBase[i]=pArray->pBase[j]; pArray->pBase[j]=temp; i++; j--; } } return true;} |
数组的动态分配
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