C/C++数据结构之动态数组篇-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了C/C++数据结构之动态数组篇。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

数据结构之——动态数组（顺序表）

1.动态数组和静态数组

静态数组：静态数组在内存中位于栈区，是在编译时就已经在栈上分配了固定大小，程序结束由系统释放。在运行时不能改变数组大小。

//静态数组
	int N = 10;
	int a[N];	/*定义一个数组大小为10的数组，因为静态数组在编译阶段就会确定数组大小，所以这里的N必须是一个确定的值
	如果在这里没有给出N值的大小，会导致编译失败*/

动态数组：动态数组是malloc（在c语言中使用malloc函数）或者new(在c++中使用new操作符)出来的，位于内存的堆区，它的大小是在程序运行时给定的，可以动态的改变数组的大小，以及动态的增，删，查，改数组中的元素。

//动态数组
struct Array
{
	int* a;		//这里只需要定义一个指针，在程序运行起来之后如果在堆区开辟了一块数组空间，就让这个指针指向数组的首地址即可
	int size;   //size用于记录当前数组储存了多少个元素
	int acpcaity;	//acpcaity用于记录当前数组的容量大小（该数组最多能存储多少个元素）
}

2.如何维护一个动态数组

c++动态数组,数据结构,数据结构,c语言,c++
根据上图将维护一个数组分为以下三点：
1.当数组未创建时只需要让arr指针指向NULL，size,acpcaity都初始化为零，当成功在堆区创建了一个数组之后我们只需要把arr指针指向该数组的首地址即可。

2.每次对数组进行添加元素或者删除元素时，都要对应的对size进行相应的加减操作，size必须准确的记录数组中的元素个数

3.每次对数组扩容时都要实时更新当前数组大小给acpcaity，以便于更准确的控制数组大小如果acpcaity大于数组真实容量，可能导致程序崩溃。
列：如果当前acpcaity=5;而当前数组实际容量为4，这时通过arr[4]插入第5个元素时，就会因为非法访问内存而导致程序崩溃

如果acpcaity小于数组真实容量，会导致数组频繁扩容，造成资源浪费。

以下是一个动态数组的小案列，用C语言实现c++中的vector容器（没有学过的c++的家人们完全可以忽略这句话，因为这就是一个简单动态数组的实现，vector容器的底层也是用动态数组实现的）

//头文件（vector.h）
#pragma once
#include<stdio.h>

//如果想储存其他数据类型只需将这里的int换成你想要储存的数据类型即可
typedef int anytype;	//储存int类型的数据
//typedef double anytype;     //储存double类型的数据

typedef struct STL_Vector
{
	anytype* arr;		//定义一个指针，用于指向后面创建的数组的首地址
	int size;			//记录数组当前元素个数
	int capacity;		//记录数组当前容量大小
}vector;

//接口函数
void VectorInit(vector * v);				 //初始化结构体
void Add_Capacity(vector* v);			  	 //当数组容量不够时扩容
void push_back(vector* v, anytype x);		 //尾部插入元素
void push_front(vector* v, anytype x);		 //头部插入元素
void My_print(vector v);					 //遍历数组
void pop_back(vector* v);					 //删除最后一个元素
int find(vector v, anytype x);				 //查找指定元素的位置，返回元素位置
void pop_front(vector* v);					 //删除第一个元素下标
int pos_insert(vector* v,int pos, anytype x);//指定下标位置插入元素
int pos_delect(vector* v, int pos);			 //指定下标位置删除元素

以下是接口函数的实现

//.c文件（vector.c）
#include"vector.h"
//初始化结构体
void VectorInit(vector* v){
	v->arr = NULL;
	v->capacity = v->size = 0;
}
//创建数组或对已经满的数组进行扩容
void Add_Capacity(vector* v){
	if (v->size == v->capacity){	//当size=capacity时，说明数组可能还未创建，或数组已经满了
		int newspace = v->capacity == 0 ? 4 : v->capacity * 2;	/*如果数组容量为零就先给4个整形的大小，否则就在原来的
		基础上乘以2，每次扩容2倍*/
		anytype* tem = (anytype*)realloc(v->arr, newspace * sizeof(anytype));
		/*1.扩容成功，返回新空间的地址
		  2.扩容失败，返回NULL*/
		if (tem == NULL){
			printf("扩容失败！");
			exit(-1); //扩容失败直接退出程序
		}
		v->arr = tem;  
		v->capacity = newspace;
	}
}
//尾插数据
void push_back(vector* v, anytype x){
	Add_Capacity(v); //首先要确定数组是否创建，容量是否大于零，如果数据未创建，先创建数组，如果已创建但是容量已满，就扩容
	if (v->arr != NULL){
		v->arr[v->size] = x;
		v->size++;
	}
		
}
//头插数据
void push_front(vector* v, anytype x){
	Add_Capacity(v);
	int ret = v->size;
	for (ret; ret>=0; ret--){
		v->arr[ret] = v->arr[ret-1];
	}
	if (v->arr != NULL){
		v->arr[0] = x;
		v->size++;
	}

}
//尾删数据
void pop_back(vector* v){
	if (v->size > 0){   //首先判断数组中是否有数据，有数据才删除，以下同理
		v->size--;
	}
}
//头删数据
void pop_front(vector* v){
	if (v->size > 0){
		int ret = v->size;
		for (int i= 0; i<ret; i++){
			v->arr[i] = v->arr[i+1];
		}
		v->size--;
	}
	
}
//查找数据，成功返回数据下标，失败返回-1
int find(vector v, anytype x){
	if (v.size > 0){
		for (int i = 0; i < v.size; i++){
			if (v.arr[i] == x){
				return i;
			}
		}
	}
	return -1;
}
//指定下标添加数据
int pos_insert(vector* v, int pos, anytype x){
	Add_Capacity(v);
	if (pos >= 0 && pos <= v->size){
		int i = v->size;
		for (i - 1; pos <= i; i--){
			v->arr[i] = v->arr[i-1];
		}
		v->arr[pos] = x;
		v->size++;
		return 0;
	}
	return -1;
}
//指定下标删除数据
int pos_delect(vector* v, int pos){
	Add_Capacity(v);
	if (pos >= 0 && pos < v->size){
		int i = v->size;
		for (pos; pos < i; pos++){
			v->arr[pos] = v->arr[pos+1];
		}
		v->size--;
		return 0;
	}
	return -1;
}
//遍历数组
void My_print(vector v){
	if (v.arr == NULL){
		printf("数组未创建！\n");
		return;
	}
	else if (v.size == 0){
		printf("数组为空！\n");
		return;
	}
	for (int i=0; i < v.size; i++){
		printf("%d ",v.arr[i]);
	}
	printf("\n");
}

3.动态数组和静态数组的优缺点

静态数组：
优点：
(1).容量大小固定，下标固定，查找数据快，效率高
缺点:
(1).如果数组满了，就不能继续插入数据了
(2). 很难确定数组的容量大小，给大了浪费，给大小不够放
(3).同一个数组只能储存一种数据类型
动态数组：
优点：
(1).可以根据数据量的大小动态扩容和缩小容量
(2).可以通过下标快速查找数据
缺点：
(1).头插数据，中间插入数据时，需要挪动数据，速度慢效率低
(2).同一个数组只能储存一种数据类型

面试常见考点

1.请你说说delete和free的区别

(1). delete是操作符，free是库函数
(2). delete用于在c++中释放new创建的空间，free用于释放c语言中malloc创建的空间
(3). 调用free之前需要检查要释放的指针是否为空，而delete则不需要

2.请你说说malloc和new的区别

(1).new/delete是C++操作符，需要编译器支持，而malloc/free是库函数，需要引入头文件。

(2).使用new操作符申请内存分配时无须指定内存块的大小，编译器会根据类型信息自行计算。而malloc则需要指定要开辟空间的大小。

(3). new操作符内存分配成功时，返回的是对象类型的指针，类型严格与对象匹配，无须进行类型转换，故new是符合类型安全性的操作符。而malloc内存分配成功则是返回void * ，需要通过强制类型转换将void*指针转换成我们需要的类型。

(4).new内存分配失败时，会抛出bac_alloc异常。malloc分配内存失败时返回NULL。

(5). new会先调用operator new函数，申请足够的内存（通常底层使用malloc实现）。然后调用类型的构造函数，初始化成员变量，最后返回自定义类型指针。delete先调用析构函数，然后调用operator delete函数释放内存（通常底层使用free实现）。

(6). C++允许重载new/delete操作符，特别的，布局new的就不需要为对象分配内存，而是指定了一个地址作为内存起始区域，new在这段内存上为对象调用构造函数完成初始化工作，并返回此地址。而malloc不允许重载。

(7).new操作符从自由存储区（free store）上为对象动态分配内存空间，而malloc函数从堆上动态分配内存。自由存储区是C++基于new操作符的一个抽象概念，凡是通过new操作符进行内存申请，该内存即为自由存储区。而堆是操作系统中的术语，是操作系统所维护的一块特殊内存，用于程序的内存动态分配，C语言使用malloc从堆上分配内存，使用free释放已分配的对应内存。自由存储区不等于堆，如上所述，布局new就可以不位于堆中。
转载自

总结

顺序表应该是数据结构中最简单的一个了，接下来的时间我也会更加努力的学习，提升自己的同时给家人们带来更优质的文章，最后希望该篇文章能帮助到大家，作者本人水平有限，如果文章中错误或者不足的地方欢迎大家指出。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-590650.html

到了这里，关于C/C++数据结构之动态数组篇的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！