接上篇C++数据结构X篇_02_线性表基本概念（线性表是零或者多个数据元素的有限序列；有顺序，有限，类型必须相同；线性表是具有相同类型n个数据元素的有限序列（a0,a1,…an）ai是表项，n是表长度），本篇将会介绍线性表的2种存储方式：顺序存储和链式存储中的顺序存储，并介绍顺序存储的案例：动态数组。
线性表的顺序存储结构，指的是用一段地址连续的存储单元依次存储线性表的数据元素。
线性表（a0,a1,a2,…an）的顺序存储示意图如下：
（1）判断线性表是否合法
（2）判断插入位置是否合法
（3）把最后一个元素到插入位置的元素后移一个位置
（4）将新元素插入
（5）线性表长度加1
（1）判断线性表是否合法
（2）判断位置是否合法
（3）直接通过数组下标的方式获取元素
（1）判断线性表是否合法
（2）判断删除位置是否合法
（3）将元素取出
（4）将删除位置后的元素分别向前移动一个位置
（5）线性表长度减1
注意：链表的容量和长度是两个不同的概念
（1）优点：
（2）缺点：
以下将会以动态数组为案例进行线性表顺序存储的介绍。
我们在C++的STL时的vector就是动态数组，动态数组是如何实现动态增长的？
（1）当插入一个新的元素的时候，当发现空间不足，申请一块更大的内存空间
（2）将原空间的数据拷贝到新的空间
（3）释放旧的空间
（4）把元素放入新的空间
其中（3）和（4）步的前后顺序是不固定的，了解上述的步骤之后，我们自己写一套这样的API，我们先写一个存储int数据类型的动态数组。
创建头文件，在VS中的操作过程如下：
头文件中放了API的接口，先写如下程序，防止头文件被重复包含
#ifndef DYNAMIC_ARRAY_H
#define DYNAMIC_ARRAY_H
#endif
然后需要考虑问题，写动态数组，拿到动态数组的首地址就相当于拿到了数组数据，需要有一块数据空间存储数据，动态增长，因而数据需要放到堆上
按照动态数组所需对.h文件内容进行补充，得到如下：
#pragma once
#ifndef DYNAMIC_ARRAY_H
#define DYNAMIC_ARRAY_H
//利用以下3个条件模拟动态数组
//动态增长内存，策略 将存放数据的内存放在堆上
//容量capacity表示我的这块内存空间一共可以存放多少元素
//size概念 记录当前数组中具体的元素个数
//动态数组 如果5个元素 申请内存 拷贝数据 释放内存 插入数据
//利用结构体定义变量
//动态数组的结构体定义
typedef struct DYNAMICARRAY
{
int* pAddr; //存放数据的地址
int size; //当前有多少元素
int capacity; //容量，容器当前最大能容纳多少元素
}Dynamic_Array;
//写一系列的相关对DYNAMICARRAY结构体操作的函数
//初始化 返回Dynamic_Array类型的结构体 不
//需要任何参数，返回Dynamic_Array*
//当API比较多时，通过后缀Array区分API
Dynamic_Array* Init_Array();
//插入 参数为结构体地址和插入的数据
void Push_Back_Array(Dynamic_Array* arr,int value);
//根据位置删除
void RemoveByPos_Array(Dynamic_Array* arr, int pos);
//根据值删除
void RemoveByValue_Array(Dynamic_Array* arr, int value);
//查找
int Find_Array(Dynamic_Array* arr, int value);
//释放动态数组的内存
void FreeSpace_Array(Dynamic_Array* arr);
//打印
void Print_Array(Dynamic_Array* arr);
//清空数组
void Clear_Array(Dynamic_Array* arr);
//获得动态数组容量
int Capacity_Array(Dynamic_Array* arr);
//获得动态数组当前元素个数
int Size_Array(Dynamic_Array* arr);
//根据位置获得某个位置元素
int At_Array(Dynamic_Array* arr, int pos);
#endif
完成所有所需函数的声明
添加.cpp文件
通过"Alt+回车"的方式在DynamicArray.cpp中创建对应的实现
.cpp中的实现：
#include "DynamicArray.h"
#include <iostream>
//动态数组的初始化
Dynamic_Array * Init_Array()
{
//申请内存
Dynamic_Array* myArray = (Dynamic_Array*)malloc(sizeof(Dynamic_Array));
//初始化
myArray->size = 0;
myArray->capacity = 20;
myArray->pAddr = (int*)malloc(sizeof(int)*myArray->capacity);
return myArray;
}
void Push_Back_Array(Dynamic_Array * arr, int value)
{
//传来的指针需要先进行判断是否为空
if (arr == NULL)
return;
//判断空间是否足够
if (arr->size == arr->capacity)
{
//第一步 申请更大的内存空间 申请策略：新空间是旧空间2倍
//如果用户需要指定策略，可以传入一个函数指针
int* newSpace = (int*)malloc(sizeof(int)*arr->capacity * 2);
//第二步 拷贝数据到新的空间
memcpy(newSpace, arr->pAddr, arr->capacity * sizeof(int));
// 第三步 释放旧空间的内存
free(arr->pAddr);
//更新容量
arr->capacity = arr->capacity * 2;
arr->pAddr = newSpace;
}
//插入新元素
arr->pAddr[arr->size] = value;
arr->size++;
}
//根据位置删除
void RemoveByPos_Array(Dynamic_Array * arr, int pos)
{
//传来的指针需要先进行判断是否为空
if (arr == NULL)
return;
//判断位置是否有效
if (pos < 0 || pos >= arr->size)
return;
//删除元素 pos后的依次向前一个元素覆盖
for (int i = pos; i < arr->size-1; i++)
{
arr->pAddr[i] = arr->pAddr[i + 1];
}
arr->size--;
}
//根据值删除第一次出现位置
void RemoveByValue_Array(Dynamic_Array * arr, int value)
{
//传来的指针需要先进行判断是否为空
if (arr == NULL)
return;
//找到值的位置
int pos = Find_Array(arr, value);
//根据位置删除
RemoveByPos_Array(arr, pos);
}
int Find_Array(Dynamic_Array * arr, int value)
{
//传来的指针需要先进行判断是否为空
if (arr == NULL)
return -1;
//查找
//找到值的位置
int pos = -1;
for (int i = 0; i < arr->size; i++)
{
if (arr->pAddr[i] == value)
{
pos = i;
break;
}
}
return pos;
}
//释放动态数组的内存：先释放arr内的内存，再释放arr
void FreeSpace_Array(Dynamic_Array * arr)
{
//传来的指针需要先进行判断是否为空
if (arr == NULL)
return;
if (arr->pAddr != NULL)
free(arr->pAddr);
free(arr);
}
void Print_Array(Dynamic_Array * arr)
{
for (int i=0;i<arr->size;i++)
{
printf("%d", arr->pAddr[i]);
}
printf("\n");
}
//清空数组
void Clear_Array(Dynamic_Array * arr)
{
//传来的指针需要先进行判断是否为空
if (arr == NULL)
{
return;
}
//pAddr->指向的空间
arr->size = 0;
}
//获得动态数组容量
int Capacity_Array(Dynamic_Array * arr)
{
//传来的指针需要先进行判断是否为空
if (arr == NULL)
return 0;
return arr->capacity;
}
//获得动态数组当前元素个数
int Size_Array(Dynamic_Array * arr)
{
//传来的指针需要先进行判断是否为空
if (arr == NULL)
return 0;
return arr->size;
}
//根据位置获得某个位置元素
int At_Array(Dynamic_Array * arr, int pos)
{
//传来的指针需要先进行判断是否为空
if (arr == NULL)
return 0;
return arr->pAddr[pos];
}
// DynamicArrayTest.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//
#include <iostream>
#include "DynamicArray.h"
void test01() {
//初始化动态数组
Dynamic_Array* myArray = Init_Array();
//打印容量
printf("数组容量：%d\n", Capacity_Array(myArray));
printf("数组大小：%d\n", Size_Array(myArray));
//插入元素
for (int i = 0; i < 30; i++) {
Push_Back_Array(myArray, i);
}
printf("数组容量：%d\n", Capacity_Array(myArray));
printf("数组大小：%d\n", Size_Array(myArray));
//打印
Print_Array(myArray);
//删除
RemoveByPos_Array(myArray,0);
RemoveByValue_Array(myArray, 27);
//打印
Print_Array(myArray);
//查找第5个位置
int pos=Find_Array(myArray,5);
printf("5查找到：pos:%d %d\n", pos, At_Array(myArray, pos));
//销毁
FreeSpace_Array(myArray);
}
int main()
{
test01();
}
测试结果：
