C語言實現數組的動態分配
摘要：數據結構和算法對於編程的意義不言而喻，具有指導意義的。無論從事算法優化方向研究，還是大數據處理，亦或者網站開發APP開發雲雲。在求職過程中數據結構必然也是筆試的重點，面試的常客。基於此，系統梳理復習下數據結構和算法相關知識，其實核心為鏈表操作，串的匹配，樹的先序、中序、后序。排序的相關操作，查找相關操作，深度優先遍歷、廣度優先遍歷、哈弗曼樹、動態規划等。本節為開胃菜，數組的相關操作（ 本文原創編著，轉載注明出處: C語言實現數組的動態分配）
1 數組動態分配思想
數組是最常用的數據結構，在內存中連續存儲，可以靜態初始化（int a[2]={1,2}），可以動態初始化 malloc（）。難點就是數組在刪除或者插入元素的時候，要移動元素的坐標不好確定。規律：
1.如果要在數組中第pos個位置插入一個元素（應該從后面開始移動）
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for
( i=cnu;i>=pos;i--)
pBase[i]=pBase[i-1];
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2.刪除數組第pos位置的元素
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for
(i=pos+1;i<=cnu;i--)
pBase[i-2]=pBase[i-1];
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使用malloc動態分配內存並將返回值賦給整形指針
int pBase=(int *)malloc(sizeof(int)len);//分配4*len字節長度的內存
這是pBase可以指向數組中的第一個元素，可以作為數組變量名稱使用。
2 數組的優缺點
優點：
存取速度快 o(1) 可以直接根據下標找到內存位置
缺點：
- 事先必須知道數組的長度
- 插入刪除元素很慢
- 空間通常是有限制的
- 需要大塊連續的內存塊
- 插入刪除元素的效率很低
3 完整案例
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#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include<stdbool.h>
/* 定義結構體 */
struct
Arr{
int
len;
//數組能存取的最大元素個數
int
cnu;
//數組中當前元素個數
int
*pBase;
//存儲指向數組的指針
};
/*初始化數組*/
void
init_Arr(
struct
Arr *pArray,
int
len){
pArray->pBase=(
int
*)malloc(
sizeof
(
int
)*len);
//分配4*len字節長度的內存
if
(NULL== pArray->pBase){
printf(
"動態分配內存失敗\n"
);
}
else
{
pArray->len=len;
pArray->cnu=0;
printf(
"動態分配內存成功 %d \n"
,pArray->len);
}
}
/*判斷數組是否為空，傳地址省內存4字節，傳結構體變量需要進行拷貝，12字節*/
bool
isempty(
struct
Arr *pArray){
if
(0==pArray->cnu)
return
true
;
else
return
false
;
}
/*判斷數組是否滿了*/
bool
isfull(
struct
Arr *pArray){
if
(pArray->len==pArray->cnu)
return
true
;
else
return
false
;
}
/*顯示數組內容*/
void
show_Arr(
struct
Arr *pArray){
if
(isempty(pArray)) printf(
"數組為空！\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"
);
}
}
/*向數組追加元素*/
bool
append(
struct
Arr *pArray,
int
val){
if
(isfull(pArray)){
printf(
"數組已經滿了！\n"
);
return
false
;
}
else
{
pArray->pBase[pArray->cnu]=val;
pArray->cnu++;
}
}
/*向數組中插入元素,pos為數組中第幾個位置，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(
"插入的位置輸入的不合法\n"
);
return
false
;
}
if
(isfull(pArray)){
printf(
"數組已經滿了,插入失敗！\n"
);
return
false
;
}
else
{
//printf("數組 %d \n",pArray->cnu);
for
(
int
i=pArray->cnu;i>=pos;i--){
//循環將pos位置開始的數組后移
pArray->pBase[i]=pArray->pBase[i-1];
}
pArray->pBase[pos-1]=val;
pArray->cnu++;
pArray->len++;
return
true
;
}
}
/*刪除數組中的第pos個元素，同時返回刪除的元素的值*/
bool
delete(
struct
Arr *pArray,
int
pos,
int
*val){
if
(pos<1||pos>pArray->cnu){
printf(
"刪除失敗，位置不合法\n"
);
return
false
;
}
if
(isempty(pArray)){
printf(
"數組已經空，刪除失敗！\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
;
}
}
/*數組倒置*/
bool
inverse(
struct
Arr *pArray){
if
(isempty(pArray)){
printf(
"倒置失敗，因數組為空"
);
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(
"刪除了 %d\n"
,val);
inverse(&arr);
show_Arr(&arr);
return
0;
}
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4 運行結果
Success time: 0 memory: 2300 signal:0
動態分配內存成功 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 ------------------------------------ 刪除了 1 5 5 21 4 5 21 3 5 21 2 5 21 88 5 21 ------------------------------------
5 實例解析
結構體：結構體(struct)指的是一種數據結構，是C語言中聚合數據類型的一類。 結構體可以被聲明為變量、指針或數組等，用以實現較復雜的數據結構。結構體的定義如下所示，
struct tag { member-list } variable-list ;
struct為結構體關鍵字，tag為結構體的標志，member-list為結構體成員列表，其必須列出其所有成員；variable-list為此結構體聲明的變量。
思路：
- 創建結構體記得關鍵字struct
- 花括號內創建結構體屬性
例如：
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/* 定義結構體 */
struct
Arr{
int
len;
//數組能存取的最大元素個數
int
cnu;
//數組中當前元素個數
int
*pBase;
//存儲指向數組的指針
};
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初始化數組：
思路：
- 創建初始化函數，給數組分配長度malloc(sizeof(int)*len
- 指針地址為空，分配內存失敗
- 反之，數組長度為當前內存長度，數組當前位置為0
例如：
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/*初始化數組*/
void
init_Arr(
struct
Arr *pArray,
int
len){
pArray->pBase=(
int
*)malloc(
sizeof
(
int
)*len);
//分配4*len字節長度的內存
if
(NULL== pArray->pBase){
printf(
"動態分配內存失敗\n"
);
}
else
{
pArray->len=len;
pArray->cnu=0;
printf(
"動態分配內存成功 %d \n"
,pArray->len);
}
}
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判斷數組是否為空：
- 創建判空函數，結構體參數數組
- 判斷當前元素個數是否為空
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/*判斷數組是否為空，傳地址省內存4字節，傳結構體變量需要進行拷貝，12字節*/
bool
isempty(
struct
Arr *pArray){
if
(0==pArray->cnu)
return
true
;
else
return
false
;
}
|
判斷數組是否為滿：
- 創建判滿函數，結構體參數數組
- 判斷數組長度是否為當前元素長度
例如：
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/*判斷數組是否滿了*/
bool
isfull(
struct
Arr *pArray){
if
(pArray->len==pArray->cnu)
return
true
;
else
return
false
;
}
|
向數組追加元素：
- 創建追加函數，結構體數組參數，元素值
- 注意判滿情況，反之循環輸入
- 數組當前指針地址賦值
- 數組指向下一個位置，自加
例如：
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/*向數組追加元素*/
bool
append(
struct
Arr *pArray,
int
val){
if
(isfull(pArray)){
printf(
"數組已經滿了！\n"
);
return
false
;
}
else
{
pArray->pBase[pArray->cnu]=val;
pArray->cnu++;
}
}
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顯示數組內容
- 創建顯示函數，結構體數組參數
- 注意判空情況，反之循環輸入
- 遍歷數組輸出
例如：
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/*顯示數組內容*/
void
show_Arr(
struct
Arr *pArray){
if
(isempty(pArray)) printf(
"數組為空！\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"
);
}
}
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向數組中插入元素：pos為數組中第幾個位置，pos=3就是向a[2]插入元素
- 創建插入函數，結構體數組參數，位置參數，插入值參數
- 判斷插入位置是否越界，判斷數組是否滿
- 循環將pos位置開始的數組后移，移動范圍是從第pos個到第cnu個
- 循環將pos位置開始的數組后移，將值插入pos處
- 指向下一位且長度加1
例如：
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/*向數組中插入元素,pos為數組中第幾個位置，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(
"插入的位置輸入的不合法\n"
);
return
false
;
}
if
(isfull(pArray)){
printf(
"數組已經滿了,插入失敗！\n"
);
return
false
;
}
else
{
//printf("數組 %d \n",pArray->cnu);
for
(
int
i=pArray->cnu;i>=pos;i--){
//循環將pos位置開始的數組后移
pArray->pBase[i]=pArray->pBase[i-1];
}
pArray->pBase[pos-1]=val;
pArray->cnu++;
pArray->len++;
return
true
;
}
}
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刪除數組中的第pos個元素：同時返回刪除的元素的值
- 創建插入函數，結構體數組參數，位置參數，插入值參數
- 判斷插入位置是否越界合法
- 獲取刪除的元素值
- 移動單位是從第pos+1個到cnu
- 指針向前指向，自減
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/*刪除數組中的第pos個元素，同時返回刪除的元素的值*/
bool
delete(
struct
Arr *pArray,
int
pos,
int
*val){
if
(pos<1||pos>pArray->cnu){
printf(
"刪除失敗，位置不合法\n"
);
return
false
;
}
if
(isempty(pArray)){
printf(
"數組已經空，刪除失敗！\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
;
}
}
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數組倒置
- 創建倒置函數，判斷數組是否為空
- 三個變量進行交換，其中temp中間變量，ij分別指向數組首尾索引
- 循環數組，使前后索引交換位置
- 每一遍循環，ij索引分別前進一步，直到跳出循環，程序結束
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/*數組倒置*/
bool
inverse(
struct
Arr *pArray){
if
(isempty(pArray)){
printf(
"倒置失敗，因數組為空"
);
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
;
}
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分類:
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