C++实现动态数组功能 C++实现动态数组功能
fall_foliage 人气:0数组
数组是一种线性表数据结构。它用一组连续内存空间，来存储一组具有相同数据类型数据。
1.线性表：数据存储像一条线一样的结构，每个线性表上的数据最多只有前和后的两个方向，如数组、链表、队列、栈等都是这种结构，所以实现的数组的动态操作，其他结构也可轻易的类似实现。更重要的是，在这之后看源码就可大大降低难度。（博主自己看的是STL源码剖析）
2.非线性表：如二叉树、堆、图等。
3连续内存空间和相同数据类型：当数组作插入、删除操作时，为了保证数据的连续性，往往需要做大量的数据搬移工作，效率很低。
动态数组功能实现
1.数组初始化
考虑到扩容时数据搬移可能会发生的内存泄露，博主这里采用两只手的原则，即设定一个内存标志位 ItemsFlag 。当 ItemsFlag = 0，using preitems；当 ItemsFlag = 1，using items。下文扩容部分有具体实现。默认数组容量10。
enum { MAX = 10 };
explicit GenericArray(int ss = MAX);
template<class T>
GenericArray<T>::GenericArray(int ss) : capacity(ss),counts(0)
{
itemsFlag = 0;
preitems = new T[capacity];
items = nullptr;
}
2.析构函数
释放内存。
template<class T>
GenericArray<T>::~GenericArray()
{
if (preitems != nullptr)
delete[]preitems;
if (items != nullptr)
delete[]items;
}
3.检查下标
检查要操作的下标是否在数组容量范围内。
template<class T>
bool GenericArray<T>::checkIndex(int index)
{
if (index < 0 || index >= capacity)
{
int cap = capacity - 1;
cout << "Out of the range! Please ensure the index be
in 0 ~ " << cap << '\n';
return false;
}
return true;
}
4.获取元素数目和容量、判断数组空和满
int count()const { return counts; }
int getCapacity()const { return capacity; }
bool isEmpty()const { return counts == 0; }
bool isFull()const { return counts >= capacity; }
5.取索引对应值、按索引修改值、打印输出、是否包含某值
template<class T>
T GenericArray<T>::get(int index)
{
if (!itemsFlag)
return preitems[index];
else
return items[index];
}
void GenericArray<T>::set(int index, T elem)
{
if(checkIndex(index))
{
if (!itemsFlag)
preitems[index] = elem;
else
items[index] = elem;
return;
}
}
template<class T>
void GenericArray<T>::printArray()const
{
for (int i = 0; i < counts; i++)
if (!itemsFlag)
cout << preitems[i] << '\t';
else
cout << items[i] << '\t';
cout << '\n';
return;
}
template<class T>
bool GenericArray<T>::contains(T arr)
{
for (int i = counts - 1; i >= 0; i--)
if (!itemsFlag)
{
if (arr == preitems[i])
return true;
}
else
{
if (arr == items[i])
return true;
}
return false;
}
6.查找某值下标、删除某值
查找某值的下标时，要考虑到该值在数组中是否重复，所以博主用了一个结构体 findArrIndex 来存储该值重复的次数和对应的下标。
struct findArrIndex
{
int numIndex;
int *findIndex;
};
template<class T>
void GenericArray<T>::find(T arr, findArrIndex *ps)
{
ps->findIndex = new int[counts];
ps->numIndex = 0;
for (int i = 0, j = 0; i < counts; i++, j++)
if (!itemsFlag)
{
if (arr == preitems[i])
{
(ps->findIndex)[j] = i;
(*ps).numIndex++;
cout << i << '\t';
}
}
else
if (arr == items[i])
{
(ps->findIndex)[j] = i;
(*ps).numIndex++;
cout << i << '\t';
}
cout << '\n';
return;
}
template<class T>
void GenericArray<T>::removeElement(findArrIndex *ps)
{
for (int i = ps->numIndex; i > 0; i--)
remove((ps->findIndex)[i - 1]);
delete[](ps->findIndex);
}
template<class T>
void GenericArray<T>::set(int index, T elem)
{
if(checkIndex(index))
{
if (!itemsFlag)
preitems[index] = elem;
else
items[index] = elem;
return;
}
}
7.扩容
添加数据操作时需判断数组容量是否足够，若不够需考虑扩容。
template<class T>
void GenericArray<T>::renewCapacity()
{
cout << "The array's capacity is small! Renew capacity.\n";
if (capacity < 1000)
capacity = capacity << 1;
else
capacity = capacity >> 1 + capacity;
if (!itemsFlag)
{
itemsFlag = 1;
items = new T[capacity];
for (int i = 0; i<counts; i++)
*(items + i) = *(preitems + i);
//items[i]=proitems[i];
//cout << items << '\n';
//cout << preitems << '\n';
delete[]preitems;
preitems = nullptr;
}
else
{
itemsFlag = 0;
preitems = new T[capacity];
for (int i = 0; i<counts; i++)
*(preitems + i) = *(items + i);
delete[]items;
items = nullptr;
}
}
8.添加数据：数组添加数据包括按索引下标插值、数组头插值、数组尾插值。实质上后两种都可以通过调用按索引下标插值函数实现。前文也提到过，数组添加操作中复杂的是大量的数据搬移工作：将某个元素按索引下标插入到数组第k个位置，需要将k ~ n部分的元素向后搬移一位，然后插入元素，更新元素数目。若插入到数组尾，时间复杂度O(1)；插入到数组头，时间复杂度O(n)；插入的平均时间复杂度为（1+2+…+n）/n = O(n)。
另外，还有一个优化问题：若数组是无序数组，则插入时不需要搬移数据：若将某个元素插入到数组第k个位置，首先将该位置的元素移动到数组末尾，然后将待插入元素插入到第k个位置，时间复杂度O(1)。
template<class T>
void GenericArray<T>::add(int index, T elem)
{
if (isFull())
{
cout << "Array is full!" << '\n';
renewCapacity();
}
if (checkIndex(index))
if(!itemsFlag)
{
for (int i = counts; i > index; i--)
preitems[i] = preitems[i - 1];
preitems[index] = elem;
}
else
{
for (int i = counts; i > index; i--)
items[i] = items[i - 1];
items[index] = elem;
}
counts++;
return;
}
template<class T>
void GenericArray<T>::addFirst(T elem)
{
add(0, elem);
}
template<class T>
void GenericArray<T>::addLast(T elem)
{
add(counts, elem);
}
9.删除数据：数组删除数据包括按索引下标删除、数组头删除、数组尾删除。实质上后两种都可以通过调用按索引下标删除函数实现。与前文类似，数组删除操作中复杂的也是大量的数据搬移工作：按索引下标将某个元素删除，需要将k+1 ~ n部分的元素向前搬移一位，更新元素数目。若删除数组尾，直接元素数目减一即可，时间复杂度O(1)；删除数组头，时间复杂度O(n)；删除的平均时间复杂度（1+2+…+n）/n = O(n)。
另外，有一个优化问题：如果想多次删除数组中的值，可以先对要删除的值做好标记，做完标记后一次删除，这样就大大减少了搬移的次数。
template<class T>
T GenericArray<T>::remove(int index)
{
if (!isEmpty())
{
if (checkIndex(index))
{
if (!itemsFlag)
{
T temp = preitems[index];
for (int i = index+1; i < counts; i++)
preitems[i - 1] = preitems[i];
counts--;
return temp;
}
else
{
T temp = items[index];
for (int i = index + 1; i < counts; i++)
items[i - 1] = items[i];
counts--;
return temp;
}
}
}
else
{
cout << "Array is empty!" << '\n';
return -1;
}
}
template<class T>
T GenericArray<T>::removeFirst()
{
return remove(0);
}
template<class T>
T GenericArray<T>::removeLast()
{
return remove(counts - 1);
}
好啦，基本上就这么多了。
最后总结一下，多看源码还是很重要的。
加载全部内容