数据结构之数组

Posted 2022-08-23 calence

最近在重温数据结构与算法，今天就从最为简单的数组开始吧(文中代码全是C++语言实现)。

1. 数组的特点

• 数组是有限个相同类型的元素所组成的有序集合。
• 数组是一种线性的物理结构，存储方式为顺序存储，访问方式是随机访问。
• 利用下标查找元素的时间复杂度为O(1)，插入、删除元素的时间复杂度为O(n)。
• 数组适用于读操作多，写操作少的场景。

2. 数组的基本操作

数组的操作方式主要分为增、删、改、查，下面分别以最简单的方式介绍基本用法。

2.1 查询

1 int aValue[5] = 1,5,6,10,23;
2 printf("index = 0,value = %d \n", aValue[0]);

2.2 修改

1 aValue[0] = 100;
2 printf("aValue[0] = %d \n", aValue[0]);

2.3 移除

移除指定索引的元素本质上是将index+1至最后一个索引对应的元素全部向前移动一位。

首先定义一个数组的数据结构，头文件：

 1 class MyArray1
 2 
 3 public:
 4     MyArray1(int nCapcity = 16);
 5     ~MyArray1();
 6     int  Remove(int nIndex);
 7 private:
 8     //扩容
 9     void Resize();
10 private:
11     int m_nSize;
12     int m_nCapcity;
13     int* m_pArray;
14 ;

CPP 文件：

 1 //构造函数
 2 MyArray1::MyArray1(int nCapcity)
 3     :m_pArray(nullptr)
 4     , m_nCapcity(nCapcity)
 5     , m_nSize(0)
 6 
 7     m_pArray = new int[m_nCapcity];
 8 
 9 
10 //析构函数
11 MyArray1::~MyArray1()
12 
13     delete m_pArray;
14 
15 
16 //移除
17 int MyArray1::Remove(int nIndex)
18 
19     if (nullptr == m_pArray)
20     
21         assert(false && "nullptr == m_pArray");
22         return -1;
23     
24     if (nIndex < 0 || nIndex >= m_nSize)
25     
26         assert(false && "nIndex < 0 || nIndex >= m_nSize");
27         return -1;
28     
29 
30     int nElement = m_pArray[nIndex];
31     for (int i = nIndex; i < (m_nSize - 1); i++)
32     
33         m_pArray[i] = m_pArray[i + 1];
34     
35     m_nSize--;
36     return nElement;
37 

2.4 插入

插入可以分为尾部新增和中间插入两种情况，中间插入元素本质是将index+1至最后一个索引对应的元素全部向后移动一位。

不过插入元素中设计到扩容的概念，所谓扩容，就是扩大数组的长度。当插入元素时，若发现数组长度已满，此时需要扩容数组，操作为创建一个新的同类型的数组，长度为原来的2倍，将原始数组的元素拷贝到新数组中，此时即可插入新元素。

 1 void MyArray1::Insert(int nIndex, int nElement)
 2 
 3     if (nullptr == m_pArray)
 4     
 5         assert(false && "nullptr == m_pArray");
 6         return;
 7     
 8     if (nIndex < 0 || nIndex > m_nSize)
 9     
10         assert(false && "nIndex < 0 || nIndex > m_nSize");
11         return;
12     
13 
14     if (m_nSize >= m_nCapcity)
15     
16         Resize();
17     
18 
19     for (int i = m_nSize - 1; i >= nIndex;i--)
20     
21         m_pArray[i + 1] = m_pArray[i];
22     
23 
24     m_pArray[nIndex] = nElement;
25     m_nSize++;
26 
27 
28 
29 void MyArray1::Resize()
30 
31     if (nullptr == m_pArray)
32         return;
33 
34     int* pNewArray = new int[m_nCapcity * 2];
35     memcpy(pNewArray, m_pArray, sizeof(int) * m_nSize);
36     m_nCapcity = m_nCapcity * 2;
37     delete m_pArray;
38     m_pArray = pNewArray;
39