C語(yǔ)言 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之連續(xù)存儲(chǔ)數(shù)組的算法
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之?dāng)?shù)組定義及基本操作
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中最基本的一個(gè)結(jié)構(gòu)就是線性結(jié)構(gòu),而線性結(jié)構(gòu)又分為連續(xù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和離散存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。所謂的連續(xù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)其實(shí)就是數(shù)組。
數(shù)組本質(zhì)其實(shí)也是數(shù)據(jù)的一種存儲(chǔ)方式,既然有了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),就會(huì)涉及到如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行尋址的問(wèn)題。首先,先說(shuō)一下在數(shù)組中數(shù)據(jù)是如何存儲(chǔ)的,在內(nèi)存中,數(shù)組中的數(shù)據(jù)是以一組連續(xù)的數(shù)據(jù)集合的形式存在于內(nèi)存中。當(dāng)我們?cè)L問(wèn)存在于內(nèi)存中的數(shù)組時(shí),我們應(yīng)該找到其在內(nèi)存中的地址,當(dāng)我們找到數(shù)據(jù)的地址后我們就可以找到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。了解了以上知識(shí)后,我們就可以進(jìn)行數(shù)組的設(shè)計(jì)了(我們就可以設(shè)計(jì)自己的數(shù)組供別人去使用了,哈哈)。
了解了以上知識(shí)后,第一個(gè)問(wèn)題就來(lái)了,如何才能找到數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的地址?這個(gè)問(wèn)題其實(shí)很簡(jiǎn)單,因?yàn)閿?shù)組在內(nèi)存中是一組連續(xù)的數(shù)據(jù)集合,所以我們只要知道數(shù)組首地址,然后通過(guò)對(duì)應(yīng)字節(jié)長(zhǎng)度的加減就可以找到對(duì)應(yīng)字節(jié)數(shù)的數(shù)據(jù),有了這些就可以定義出我們的數(shù)組,但是,作為一個(gè)合理的數(shù)組,還應(yīng)該有數(shù)組長(zhǎng)度的標(biāo)志len和數(shù)組有效元素的標(biāo)志cnt。由此給出對(duì)數(shù)組的定義(本例中采用結(jié)構(gòu)體,對(duì)結(jié)構(gòu)體不了解的朋友可以去查一下)
struct Arr { int *pBase; //存儲(chǔ)的是數(shù)組的第一個(gè)元素的地址 int len; //數(shù)組所能容納的最大元素的個(gè)數(shù) int cnt; //數(shù)組有效元素的個(gè)數(shù) };
上述代碼定義了一個(gè)struct Arr的結(jié)構(gòu)體,這個(gè)結(jié)構(gòu)體就是一個(gè)數(shù)組,其中有存儲(chǔ)數(shù)組元素中首地址的成員,有存儲(chǔ)數(shù)組長(zhǎng)度和數(shù)組有效元素個(gè)數(shù)的成員。
有了對(duì)結(jié)構(gòu)體的定義之后,就應(yīng)該涉及到對(duì)數(shù)組的基本操作,包括數(shù)組的初始化,判斷數(shù)組是否為空,對(duì)數(shù)組進(jìn)行顯示,判斷數(shù)組是否已滿,對(duì)數(shù)組的最后追加一個(gè)元素,對(duì)數(shù)組元素的插入。其中,主要的算法就是對(duì)數(shù)組元素的插入,插入算法的核心就是首先應(yīng)該先將被插入及插入位置之后的元素后移,然后將空出來(lái)的位置插入我們要插入的元素。一下給出c語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn):
/* 數(shù)組初始化函數(shù) 初始化僅僅是給出一個(gè)具有一定長(zhǎng)度的數(shù)組,但是數(shù)組中沒(méi)有有效值 */ void init_arr(struct Arr * pArr,int len) { pArr->pBase=(int *)malloc(sizeof(int)*len); if(NULL==pArr->pBase){ printf("動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配失敗"); exit(-1); //終止整個(gè)程序 } else{ pArr->len=len; pArr->cnt=0; } } /* 判斷數(shù)組是否為空的函數(shù) */ int is_empty(struct Arr * pArr){ if(pArr->cnt==0){ return 0; //0代表true } else{ return 1; //1代表false } } /* 數(shù)組輸出顯示函數(shù) 在進(jìn)行數(shù)組輸出時(shí),首先應(yīng)該判斷數(shù)組是否為空 */ void show_arr(struct Arr * pArr){ if(is_empty(pArr)==0){ printf("當(dāng)前數(shù)組為空!"); } else{ int i; for(i=0; i<pArr->cnt; ++i){ printf("%d ",pArr->pBase[i]); } printf("\n"); } } /* 判斷數(shù)組是否已滿的函數(shù) */ int is_full(struct Arr * pArr){ if(pArr->cnt==pArr->len){ return 0; //0代表true,表示已滿 } else{ return 1; //1代表false,表示未滿 } } /* 在數(shù)組的最后追加一個(gè)元素 在追加數(shù)組元素前要判斷當(dāng)前數(shù)組是否已滿,已滿時(shí)不允許追加新的元素 */ int append_arr(struct Arr *pArr,int val){ if(is_full(pArr)==0){ return 0; } else{ pArr->pBase[pArr->cnt]=val; pArr->cnt++; return 1; } } /* 在數(shù)組的指定位置插入元素 插入算法:首先將被插入位置的元素全部后移,然后再將空出來(lái)的位置插入。 根據(jù)算法原理,所以,在插入的時(shí)候應(yīng)該檢查數(shù)組是否已滿。 上述兩種情況均合理時(shí),進(jìn)行數(shù)據(jù)的插入,插入時(shí),若插入第三個(gè)位置,實(shí)際是將數(shù)據(jù)賦值給arr[pos-1] 注意:再將插入位置后的元素后移時(shí),應(yīng)該從后向前移動(dòng)。否則,將會(huì)造成“被移到”的位置的值被覆蓋 */ int insert_arr(struct Arr *pArr,int pos,int val){ if(is_full(pArr)==0){ return 0; //0表示當(dāng)前數(shù)組已滿,無(wú)法再進(jìn)行插入 } //在數(shù)組可插入的情況下,應(yīng)該檢查用戶輸入的pos位置值是否合理 if(pos<0||pos>(pArr->len)){ return 1; //1表示當(dāng)前用戶插入位置不合法 } //移動(dòng)位置 int i; for(i=pArr->cnt -1;i>=pos-1;--i){ pArr->pBase[i+1]=pArr->pBase[i]; } //空缺位置插入元素 pArr->pBase[pos-1]=val; return 2; //2表示當(dāng)前插入成功 }
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