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）

1 2	for( i=cnu;i>=pos;i--) pBase[i]=pBase[i-1];

2.删除数组第pos位置的元素

1 2	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：

1. 事先必须知道数组的长度
2. 插入删除元素很慢
3. 空间通常是有限制的
4. 需要大块连续的内存块
5. 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 ");     }else{         pArray->len=len;         pArray->cnu=0;         printf("动态分配内存成功 %d ",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！ ");     else{     for(int i=0; i<pArray->cnu;i++){         printf("%d %d %d ",pArray->pBase[i],pArray->cnu,pArray->len);     }     printf("------------------------------------ ");     } }   /*向数组追加元素*/ bool append(struct Arr *pArray,int val){     if(isfull(pArray)){         printf("数组已经满了！ ");         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 ");         return false;     }     if(isfull(pArray)){         printf("数组已经满了,插入失败！ ");         return false;     }     else{         //printf("数组 %d ",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 ");         return false;     }     if(isempty(pArray)){         printf("数组已经空，删除失败！ ");         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 ",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：

1. 创建结构体记得关键字struct
2. 花括号内创建结构体属性

例如：

1 2 3 4 5 6

/* 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：

1. 创建初始化函数，给数组分配长度malloc(sizeof(int)*len
2. 指针地址为空，分配内存失败
3. 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 ");     }else{         pArray->len=len;         pArray->cnu=0;         printf("动态分配内存成功 %d ",pArray->len);     } }

判断数组是否为空：

1. 创建判空函数，结构体参数数组
2. 判断当前元素个数是否为空 

1 2 3 4 5

/*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：

1. 创建判满函数，结构体参数数组
2. 判断数组长度是否为当前元素长度 

例如：

1 2 3 4 5

/*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：

1. 创建追加函数，结构体数组参数，元素值
2. 注意判满情况，反之循环输入
3. 数组当前指针地址赋值
4. 数组指向下一个位置，自加

例如：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

/*向数组追加元素*/ bool append(struct Arr *pArray,int val){     if(isfull(pArray)){         printf("数组已经满了！ ");         return false;     }else{         pArray->pBase[pArray->cnu]=val;         pArray->cnu++;     } }

　　

显示数组内容 

1. 创建显示函数，结构体数组参数
2. 注意判空情况，反之循环输入
3. 遍历数组输出

例如：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

/*显示数组内容*/ void show_Arr(struct Arr *pArray){     if(isempty(pArray))    printf("数组为空！ ");     else{     for(int i=0; i<pArray->cnu;i++){         printf("%d %d %d ",pArray->pBase[i],pArray->cnu,pArray->len);     }     printf("------------------------------------ ");     } }

　　

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

1. 创建插入函数，结构体数组参数，位置参数，插入值参数
2. 判断插入位置是否越界，判断数组是否满
3. 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
4. 循环将pos位置开始的数组后移，将值插入pos处
5. 指向下一位且长度加1

例如：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

/*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 ");         return false;     }     if(isfull(pArray)){         printf("数组已经满了,插入失败！ ");         return false;     }     else{         //printf("数组 %d ",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

1. 创建插入函数，结构体数组参数，位置参数，插入值参数
2. 判断插入位置是否越界合法
3. 获取删除的元素值
4. 移动单位是从第pos+1个到cnu
5. 指针向前指向，自减

例如：

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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 ");         return false;     }     if(isempty(pArray)){         printf("数组已经空，删除失败！ ");         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

1. 创建倒置函数，判断数组是否为空
2. 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
3. 循环数组，使前后索引交换位置
4. 每一遍循环，ij索引分别前进一步，直到跳出循环，程序结束

例如：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

/*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; }

 

 

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分类: Algorithm