数据结构入门之数组的实现

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数据结构是一门对程序员来说很重要的学科,最近开始学习数据结构,写下此系列随笔,仅当作个学习笔记。
数据结构中,有线性结构非线性结构
数组作为线性结构中的一种,学习它对于之后学习链表有很大的帮助。
以下是对数组以及一些简单功能的实现。

数组类型的定义

数组类型的定义应该包括如下参数:

typedef struct Arr{
    int * pBase;//存放的是数组第一个元素的地址
    int len;//存放的是数组所能容纳的最大元素的个数
    int cnt;//当前数组存放的有效个数
}ARRAY,* PARRAY;

数组的初始化

所有涉及到内存分配的操作都应该对内存分配是否成功进行判断。

void init(PARRAY pArr,int length){
    //根据传入的参数,分配相应长度的空间
    pArr->pBase = (int *)malloc(sizeof(int) * length);
    if(NULL == pArr->pBase){
      printf("内存分配失败,程序终止\n");
      exit(-1);
    }else{
      pArr->len = length;//数组长度为传入的参数
      pArr->cnt = 0;//数组初始的有效个数为0
    }
}

判断数组是否为空

判断数组是否为空很简单,只需要获取数组有效个数cnt即可。

bool is_empty(PARRAY pArr){
    if(0 == pArr->cnt){
        return true;
    }else{
        return false;
    }
}

判断数组是否满了

判断数组是否满了同样不难,只需要比较有效个数和长度即可

bool is_full(struct Arr * pArr){
    if(pArr->len == pArr->cnt){
        return true;
    }else{
        return false;
    }
}

数组的追加

没什么可说的,追加之前判断一下数组是否已满

bool append_arr(PARRAY pArr,int element){
    if(is_full(pArr)){
        //如果数组已经满了,那么添加失败,返回false
        return false;
    }else{
        //如果数组不满,那么添加元素,同时有效个数自增
        pArr->pBase[pArr->cnt] = element;
        pArr->cnt++;
    }
}

数组的遍历

同样没什么可说的,遍历到有效个数为止

void show_arr(PARRAY pArr){
    int index;
    if(is_empty(pArr)){
        printf("数组为空\n");
    }else{
        printf("数组的元素为:");
        for(index = 0;index < pArr->cnt;index++){
            if(index == (pArr->cnt-1)){
                //如果是最后一个元素,就输出带换行
                printf("%d\n",pArr->pBase[index]);
            }else{
                printf("%d ",pArr->pBase[index]);
            }
        }
    }
}

数组的插入

在插入之前要判断一下用户传入的index是否正确,这里index是在第index个元素前面插入,因此index必须满足大于等于1,并且小于等于有效个数加1,比如说,数组有5个元素,那么index的取值只能是1~6,1表示在数组最前面插入,6表示在数组最后面插入,如果index大于等于6,那么就会造成数组有一个空存储的位置,这违反了数组连续存储的结构。
插入的过程是:先从后往前把元素往后“挪移”,然后把index位置的值替换成传入的element

bool insert_arr(PARRAY * pArr,int index,int element){
    int i;
    if(is_full(pArr)){
        return false;
    }else{
        if(index < 1 || index > pArr->cnt+1){
            return false;
        }else{
            for(i = pArr->cnt - 1;i >= index-1;i--){
                pArr->pBase[i+1] = pArr->pBase[i];
            }
            pArr->pBase[index-1] = element;
            pArr->cnt++;
        }
    }
}

数组的删除

pVal是用来接收删除的元素的,在删除之前依旧是判断数组是否为空以及判断index是否正确。

bool delete_arr(PARRAY * pArr,int index,int * pVal){
    int i;
    if(is_empty(pArr)){
        return false;
    }

    if(index < 1 || pArr->cnt < index){
        return false;
    }
    
    //把要删除的元素保存起来
    *pVal = pArr->pBase[index-1];
    //删除元素
    for(i = index-1;i <= pArr->cnt-2;i++){
        //12345
        pArr->pBase[i] = pArr->pBase[i+1];
    }
    pArr->cnt--;
    return true;
}

数组的倒置

倒置的基本思想是:从数组的两边开始往中遍历比较、交换数值,直到一方超过另外一方

void inversion_arr(struct Arr * pArr){
    int t;
    int i = 0;
    int j = pArr->cnt-1;
    while(i < j){
        //互换
        t = pArr->pBase[i];
        pArr->pBase[i] = pArr->pBase[j];
        pArr->pBase[j] = t;
        i++;
        j--;
    }
}

数组的排序

常见的排序有很多种,这里只写最简单的冒泡排序

void sort_arr(struct Arr * pArr){
    int i,j,t;
    //i是总共比较多少趟,有五个数就比四趟,有六个数就比五趟,比较一趟得出一个最大数,直到剩下一个数   
    for(i = 0;i < pArr->cnt-1;i++){
        //j规定了每一趟比较的过程,最大值是到哪里
        for(j = 0;j < pArr->cnt-i-1;j++){
            if(pArr->pBase[j] > pArr->pBase[j+1]){
                t = pArr->pBase[j];
                pArr->pBase[j] = pArr->pBase[j+1];
                pArr->pBase[j+1] = t;
            }
        }
    }
}

至此,一个简单的数组就创建完毕,试验一下功能。


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