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C語言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一：動態(tài)數(shù)組

2年前作者：xiaoyaolangwj分類：Toy博客閱讀(25)違法舉報

這篇具有很好參考價值的文章主要介紹了C語言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一：動態(tài)數(shù)組。希望對大家有所幫助。如果存在錯誤或未考慮完全的地方，請大家不吝賜教，您也可以點擊"舉報違法"按鈕提交疑問。

一、概念認(rèn)知

先說一個概念：數(shù)組是一段連續(xù)的內(nèi)存空間。存儲相同的數(shù)據(jù)類型。

數(shù)組的兩個關(guān)鍵點：

  1. 連續(xù)內(nèi)存；
  2. 相同類型。

第一個特征：起點。

首先連續(xù)內(nèi)存：所以為了找到動態(tài)數(shù)組我們必須找到一個首元素地址。（內(nèi)存首地址。）

如果不知道首地址，那無法找到并操作內(nèi)存空間。

第二個特征：容量。

知道首地址了，我們需要知道元素的個數(shù)。動態(tài)數(shù)組：動態(tài)，可以動態(tài)插入、刪除、擴(kuò)展容量。所以我們必須有個初始容量。開辟多大空間，放多少個元素。除了容量，最好還有一個狀態(tài)量：表示當(dāng)前的數(shù)據(jù)量：也就是說長度。

  • 容量說的是：可以放多少數(shù)據(jù)。
  • 長度說的是：當(dāng)前有多少數(shù)據(jù)。

我的錢包（=銀行）（容量）無限大，而我當(dāng)前擁有的錢有限（長度）。

第三個特征：類型。

我們雖然有了首地址，也有了元素個數(shù)，但是我們還是不知道開辟多大空間。因為我們還需要元素的大小。元素所占內(nèi)存的大小，其實就是元素的類型?？墒牵?/p>

C語言無法動態(tài)獲取數(shù)據(jù)的類型。

好在我們還有void*類型可以指向任意類型的指針。

所以我們雖然不知道具體元素的類型，但是我們可以定義一個通用的指針類型，指向我們的元素的地址即可。所以我們的元素就是地址。

所以我們的元素類型就是void*。所以我們的數(shù)組指針就是void**類型。

?二、實現(xiàn)

動態(tài)數(shù)組其實就是一種結(jié)構(gòu)體。?一種自定義類型。

2.1定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

先寫數(shù)據(jù)信息結(jié)構(gòu)。

?首地址，就像存儲字符串?dāng)?shù)組一樣。

char * arr[] = {"aaa", "bbb", "ccc"};

?arr數(shù)組中每個元素都是char*類型，那么arr如果寫入結(jié)構(gòu)體中，可以定義為：

struct DemoStruct
{
    char ** arr;
    int b;
}

?同樣道理：元素類型為void*。那么定義數(shù)組則為void** arr；

//1. 先把所需要的數(shù)據(jù)信息結(jié)構(gòu)定義下來
struct DynamicArray
{
	//數(shù)組存儲元素的空間的首地址
	void **addr;
	//存儲數(shù)據(jù)的內(nèi)存中最大能夠容納多少元素
	int capacity; //容量
	//當(dāng)前存儲數(shù)據(jù)的內(nèi)存中有多少個元素
	int size; //大小
};

2.2?頭文件

#pragma once

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>

#ifdef __cplusplus
extern "C"{
#endif

	//1. 先把所需要的數(shù)據(jù)信息結(jié)構(gòu)定義下來
	struct DynamicArray
	{
		//數(shù)組存儲元素的空間的首地址
		void **addr;
		//存儲數(shù)據(jù)的內(nèi)存中最大能夠容納多少元素
		int capacity; //容量
		//當(dāng)前存儲數(shù)據(jù)的內(nèi)存中有多少個元素
		int size; //大小
	};

	//初始化數(shù)組
	struct DynamicArray *Init_DynamicArray(int capacity);
	//插入元素
	void Insert_DynamicArray(struct DynamicArray *arr, int pos, void *data);
	//遍歷
	void Foreach_DynamicArray(struct DynamicArray *arr, void(*_callback)(void *));
	//位置刪除
	void RemoveByPos_DynamicArray(struct DynamicArray *arr, int pos);
	//按值刪除
	void RemoveByValue_DynamicArray(struct DynamicArray *arr, void *data, int(*compare)(void*, void *));
	//銷毀數(shù)組
	void Destroy_DynamicArray(struct DynamicArray *arr);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

頭文件中，我們要寫入關(guān)于這個數(shù)組結(jié)構(gòu)體的一些方法聲明，然后去.c源文件中去實現(xiàn)。

2.3初始化

首先是初始化數(shù)組。給數(shù)組分配內(nèi)存，也就是給這個結(jié)構(gòu)體分配內(nèi)存。

我們的動態(tài)數(shù)組初始化也是：struct DynamicArray * arr = malloc(sizeof(struct DynamicArray));

arr這個指針指向這個數(shù)組的結(jié)構(gòu)體：即動態(tài)數(shù)組。

動態(tài)數(shù)組其實就是一種結(jié)構(gòu)體。?

然后這個結(jié)構(gòu)體的一個屬性：首地址：首地址指向整個數(shù)組地址。為整個數(shù)組開辟空間。就像是char * arr = malloc(sizeof(char*)*Num)一樣操作。

arr->addr = malloc（sizeof(元素類型)* Num）;這里Num為Capacity。元素類型為void*由使用方指定。

arr->addr = malloc(sizeof(void*)*arr->capacity);

此時沒有插入值，所以size為零。

//初始化數(shù)組
struct DynamicArray *Init_DynamicArray(int capacity)
{
	if (capacity <= 0)
	{
		return NULL;
	}

	struct DynamicArray *arr = malloc(sizeof(struct DynamicArray));
	if (NULL == arr)
	{
		return NULL;
	}
	arr->capacity = capacity;
	arr->addr = malloc(sizeof(void *)*arr->capacity);
	arr->size = 0;

	return arr;
}

2.4插入元素?

此時注意我們輸入函數(shù)的是結(jié)構(gòu)體指針。

//插入元素
void Insert_DynamicArray(struct DynamicArray *arr, int pos, void *data)
{

	if (NULL == arr)
	{
		return;
	}

	if (NULL == data)
	{
		return;
	}

	if (pos < 0 || pos > arr->size)
	{
        // 如果插入時，pos大于當(dāng)前的長度，則直接把數(shù)據(jù)放在數(shù)組最后面。
		pos = arr->size;
	}

	//判斷空間是否足夠
	if (arr->size >= arr->capacity)
	{

		//1. 申請一塊更大的內(nèi)存空間
		int newcapacity = arr->capacity * 2;   // C#中動態(tài)數(shù)組也是如此操作的。
		void **newspace = malloc(sizeof(void *)* newcapacity);

		//2. 將原來空間的數(shù)據(jù)拷貝到新空間
		memcpy(newspace, arr->addr, sizeof(void *)* arr->capacity);

		//3. 釋放原來空間的內(nèi)存
		free(arr->addr);

		//4. 更新addr指向
		arr->addr = newspace;
		arr->capacity = newcapacity;

	}


	//移動元素，給pos位置空出位置來
	for (int i = arr->size - 1; i >= pos; --i)
	{
		arr->addr[i + 1] = arr->addr[i];
	}

	//將新元素插入到pos位置
	arr->addr[pos] = data;
	arr->size++;
}

2.5遍歷查看?

遍歷時，我們不知道元素的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)），所以這個打印查看函數(shù)，需要使用方提供，

使用方調(diào)用我們這個方法，我們這個方法反向回調(diào)使用方的提供的函數(shù)。因為我們不知道使用方使用什么類型，使用方自己知道如何打印自己的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)信息）。

回調(diào)函數(shù)定義方法：

返回值類型（*回調(diào)函數(shù)名稱）（參數(shù)列表）

//遍歷
void Foreach_DynamicArray(struct DynamicArray *arr, void(*_callback)(void *))
{
	if (NULL == arr)
	{
		return;
	}

	if (NULL == _callback)
	{
		return;
	}

	for (int i = 0; i < arr->size; ++i)
	{
		_callback(arr->addr[i]);
	}


}

2.6刪除

//位置刪除
void RemoveByPos_DynamicArray(struct DynamicArray *arr, int pos)
{

	if (NULL == arr)
	{
		return;
	}

	if (pos < 0 || pos > arr->size - 1)
	{
		return;
	}


	for (int i = pos; i < arr->size - 1; ++i)
	{
		arr->addr[i] = arr->addr[i + 1];
	}


	arr->size--;
}
//按值刪除
void RemoveByValue_DynamicArray(struct DynamicArray *arr, void *data, int(*compare)(void*, void *))
{
	if (NULL == arr)
	{
		return;
	}

	if (NULL == data)
	{
		return;
	}

	if (NULL == compare)
	{
		return;
	}


	for (int i = 0; i < arr->size; ++i)
	{
		if (compare(arr->addr[i], data))
		{
			RemoveByPos_DynamicArray(arr, i);
			break;
		}
	}

}

2.7銷毀

//銷毀數(shù)組
void Destroy_DynamicArray(struct DynamicArray *arr)
{
	if (NULL == arr)
	{
		return;
	}

	if (arr->addr != NULL)
	{
		free(arr->addr);
		arr->addr = NULL;
	}

	free(arr);
	arr = NULL;
}

原則上，誰molloc的，誰free，但是具體元素數(shù)據(jù)指向哪里，我們并不知道，且使用方知道，使用方也必須開辟，使用方開辟，那就由使用方釋放。我們只free我們自己開辟的，開辟從外到內(nèi)，釋放是從內(nèi)到外：先釋放內(nèi)部屬性的指針：arr->addr的內(nèi)存，然后再釋放整個結(jié)構(gòu)體指針。

使用方測試：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include"DynamicArray.h"


struct Person
{
	char name[64];
	int age;
};

void myPrint(void *data)
{
	struct Person *person = (struct Person *)data;
	printf("Name:%s Age:%d\n", person->name,person->age);
}

int myCompare(void *d1,void *d2)
{
	struct Person *p1 = (struct Person *)d1;
	struct Person *p2 = (struct Person *)d2;

	return strcmp(p1->name, p2->name) == 0 && p1->age == p2->age;
}


void test()
{
	//創(chuàng)建動態(tài)數(shù)組
	struct DynamicArray *da = Init_DynamicArray(5);
	//動態(tài)數(shù)組添加元素
	struct Person p1 = { "aaa", 10 };
	struct Person p2 = { "bbb", 20 };
	struct Person p3 = { "ccc", 30 };
	struct Person p4 = { "ddd", 40 };
	struct Person p5 = { "eee", 50 };
	struct Person p6 = { "fff", 60 };
	
	Insert_DynamicArray(da, 0, &p1);
	Insert_DynamicArray(da, 0, &p2);
	Insert_DynamicArray(da, 0, &p3);
	Insert_DynamicArray(da, 1, &p4);
	Insert_DynamicArray(da, 1, &p5);

	printf("capacity:%d\n",da->capacity);
	Insert_DynamicArray(da, 100, &p6);  //3 5 4 2 1 6
	printf("capacity:%d\n", da->capacity);

	Foreach_DynamicArray(da, myPrint);

	printf("---------------\n");
	RemoveByPos_DynamicArray(da,2);//3 5 2 1 6
	Foreach_DynamicArray(da, myPrint);

	printf("---------------\n");
	struct Person pDel = { "aaa", 10 };
	RemoveByValue_DynamicArray(da, &pDel, myCompare);

	//da->addr = NULL;

	Foreach_DynamicArray(da, myPrint);

	//銷毀
	Destroy_DynamicArray(da);
}

int main(){

	test();

	system("pause");
	return EXIT_SUCCESS;
}

反思：

這樣的一個寫法有個問題：我們直接把我們的結(jié)構(gòu)體暴露了在外面，任何人都可以修改訪問。這樣是不安全的。

我們初始化函數(shù)時，返回的是我們的結(jié)構(gòu)體指針。直接把結(jié)構(gòu)體返回了。

解決方案是我們的函數(shù)體返回時，返回void*，無類型指針。這樣其他函數(shù)插入?yún)?shù)時，也是void*類型。然后在函數(shù)里面做個強制類型轉(zhuǎn)換即可。避免別人在外面直接調(diào)用結(jié)構(gòu)指針。

此時考慮面向?qū)ο蟮?strong>封裝特性。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-742511.html

到了這里，關(guān)于C語言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一：動態(tài)數(shù)組的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！

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