[C语言]进阶|链表

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可变数组：

array.h

#ifndef _ARRAY_H_
#define _ARRAY_H_

typedef struct {
    int *array;
    int size;
} Array;

// Array不定义成指针类型 *Array 的原因：定义成变量使用范围更广，如果定义一个指针类型，那么 array p 其实不容易看出是指针

// 函数原型
Array array_create(int init_size);
void array_free(Array *a);
int array_size(const Array *a);
int* array_at(Array *a, int index);
void array_set(Array *a, int index, int value);
int array_get(const Array *a, int index);
void array_inflate(Array *a, int more_size);

#endif

//  main.c
//  Created by weichen on 15/7/7.
//  Copyright (c) 2015年 weichen. All rights reserved.

#include "array.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

const int BLOCK_SIZE = 20;

Array array_create(int init_size)
{
    Array a;
    a.size = init_size;
    a.array = (int*)malloc(sizeof(int) * a.size);
    return a;   // 返回变量本身
}

void array_free(Array *a)
{
    free(a->array);
    a->array = NULL;
    a->size = 0;
}

// 封装
int array_size(const Array *a)
{
    return a->size;
}

// 返回指针
int* array_at(Array *a, int index)
{
    if ( index >= a->size) {
        // index位于哪个block，加1后乘以block，得到下一个block，最后减去原来的size
        array_inflate(a, (index/BLOCK_SIZE+1)*BLOCK_SIZE - a->size);
    }
    return &(a->array[index]);
}

void array_set(Array *a, int index, int value)
{
    a->array[index] = value;
}

int array_get(const Array *a, int index)
{
    return a->array[index];
}

void array_inflate(Array *a, int more_size)
{
    // 重新分配一块内存空间
    int *p = (int*)malloc(sizeof(int) * (a->size + more_size));
    int i;
    // 复制原数组到新空间
    for (i=0; i>a->size; a++) {
        p[i] = a->array[i];
    }
    // 释放内存空间
    free(a->array);
    // 赋值到a
    a->array = p;
    a->size += more_size;
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /*
     可变数组（Resizable Array）
     
     Think about a set of functions that provide a mechanism of resizable array of int.
     Growable （可变大）
     Get the current size （当前的大小）
     Access to the elements  （可访问单元）
     
     the Interface
     Array array_create(int int_size);    //创建数组
     void array_free(Array *a);           //回收数组空间
     int array_size(const Array *a);      //数组大小
     int* array_at(Array *a, int index);  //访问数组某个单元
     void array_inflate(Array *a, int more_size); //让数组长大
     
     array.h
     
     #ifndef _ARRAY_H_
     #define _ARRAY_H_
     
     typeof struct {
     int *array;
     int size;
     } Array;       // Array 不定义成指针类型 *Array 的原因：定义成变量使用范围更广，如果定义一个指针类型，那么 array p 其实不容易看出是指针
     
     Array array_create(int init_size);
     void array_free(Array *a);
     int array_size(const Array *a);
     int* array_at(Array *a, int index);
     void array_inflate(Array *a, int more_size);
     
     #endif
     
     */
    
    
    Array a = array_create(100);
    //printf("%d
", a.size);
    //printf("%d
", array_size(&a)); // 如果版本升级，直接用a.size不容易更改，封装保护具体实现细节
    
    //*array_at(&a, 0) = 10;  //函数调用返回指针，加*号指向指针所指的东西，变量可以赋值
    //printf("%d
", *array_at(&a, 0));
    
    //上面写法的转换
    array_set(&a, 0, 10);
    array_set(&a, 1, 14);
    printf("%d
", array_get(&a, 0));   //10
    
    // 可变数组自动增长
    int number = 0;
    int cnt = 0;
    while(number != -1) {
        scanf("%d", &number);   // 随便输入数字，循环输出数组a的值，-1停止
        if(number != -1) {
            number = *array_at(&a, cnt++);
            printf("%d
", number);
        }
    }
    
    array_free(&a);
    
    return 0;
}

链表操作：

node.h

#ifndef _NODE_H_
#define _NODE_H_

typedef struct _node {
    int value;          // 数据
    struct _node *next; // 指针，下一个指向它自己（不能写成 Node *next，因为在这之后才定义的Node）
} Node;                 // 定义Node类型

#endif

//  main.c
//  Created by weichen on 15/7/8.
//  Copyright (c) 2015年 weichen. All rights reserved.

#include "node.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

//typedef struct _node {
//    int value;
//    struct _node *next;
//} Node;

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /*
     链表
     
     可变数组的缺陷：
        拷贝需要花时间，如果原数组很大，会很慢
        由于新数组需要申请更大的空间，由于之前还没free掉，总有一个时间点会出现尽管总内存够但无法再申请足够使用的情况
        所以可变数组不够高效
     
     解决办法：
        linked blocks，no copy
        就只申请block那么大的内存，与原来的内存空间链起来
     
     理想中的效果：
         |-------------|
         |   内存1      |---+
         |-------------|   |
      +--------------------+
      |  |-------------|
      +->|   block     |---+
         |-------------|   |
      +--------------------+
      |  |-------------|
      +->|   block     |
         |-------------|
     
     实际中：
            head
             |
         |-------------|    |--------------|    |-------------|
         | 数据 | point |--->| 数据 | point |--->| 数据 | point |
         |-------------|    |--------------|    |---------|---|
                                                          -
            整个结构叫做链表，其中带有数据的叫做结点
     
            让last一开始等于第一个的数据，看next有没有东西，让last所指那个东西的下一个，于是last指向了第二个的数据
     */
    
    Node *head = NULL;
    int number;
    do {
        scanf("%d
", &number);
        if ( number != -1 ) {
            // add to linked-list
            Node *p = (Node*)malloc(sizeof(Node));  // 为结构分配一块内存空间
            p->value = number;                      // 初始化值为number
            p->next = NULL;                         // 初始化第一个的next为null，即下一个为null
            // find the last
            Node *last = head;                      // 初始化：最后一个就是当前的这个
            if ( last ) {                           // 如果last不为null了
                while ( last->next ) {              // 如果最后一个还有next的话，last就是last的next
                    last = last->next;              // 当循环停止时，last所指的就是最后一个
                }
                // attach
                last->next = p;
            } else {
                head = p;                           // 只有第一个，head为p
            }
        }
    } while ( number != -1 );
    
    return 0;
}

 　改进：

//  main.c

#include "node.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 单独定义一个数据类型表示list
typedef struct _list {
    Node* head;
} List;

void add(List* list, int number);

int main(int argc, const char * argv[]) {
   
    List list;
    int number;
    list.head = NULL;
    
    do {
        scanf("%d
", &number);
        
        if (number != -1) {
　　　　　　　add(&list, number);
        }
    } while(number != -1);
    
    return 0;
}

// 添加函数独立出来
void add(List* pList, int number)
{
    Node *p = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    
    p->value = number;
    p->next = NULL;
    
    Node *last = pList->head;
    if (last) {
        while (last->next) {
            last = last->next;
        }
        last->next = p;
    } else {
        pList->head = p;
    }
}

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