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數組
數組是一種線性表數據結構。它用一組連續內存空間，來存儲一組具有相同數據類型數據。
1.線性表：數據存儲像一條線一樣的結構，每個線性表上的數據最多只有前和后的兩個方向，如數組、鏈表、隊列、棧等都是這種結構，所以實現的數組的動態操作，其他結構也可輕易的類似實現。更重要的是，在這之后看源碼就可大大降低難度。（博主自己看的是STL源碼剖析）
2.非線性表：如二叉樹、堆、圖等。
3連續內存空間和相同數據類型：當數組作插入、刪除操作時，為了保證數據的連續性，往往需要做大量的數據搬移工作，效率很低。
動態數組功能實現
1.數組初始化
考慮到擴容時數據搬移可能會發生的內存泄露，博主這里采用兩只手的原則，即設定一個內存標志位 ItemsFlag 。當 ItemsFlag = 0，using preitems；當 ItemsFlag = 1，using items。下文擴容部分有具體實現。默認數組容量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.析構函數
釋放內存。
template<class T>
GenericArray<T>::~GenericArray()
{
if (preitems != nullptr)
delete[]preitems;
if (items != nullptr)
delete[]items;
}
3.檢查下標
檢查要操作的下標是否在數組容量范圍內。
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.獲取元素數目和容量、判斷數組空和滿
int count()const { return counts; }
int getCapacity()const { return capacity; }
bool isEmpty()const { return counts == 0; }
bool isFull()const { return counts >= capacity; }
5.取索引對應值、按索引修改值、打印輸出、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.查找某值下標、刪除某值
查找某值的下標時，要考慮到該值在數組中是否重復，所以博主用了一個結構體 findArrIndex 來存儲該值重復的次數和對應的下標。
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.擴容
添加數據操作時需判斷數組容量是否足夠，若不夠需考慮擴容。
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.添加數據：數組添加數據包括按索引下標插值、數組頭插值、數組尾插值。實質上后兩種都可以通過調用按索引下標插值函數實現。前文也提到過，數組添加操作中復雜的是大量的數據搬移工作：將某個元素按索引下標插入到數組第k個位置，需要將k ~ n部分的元素向后搬移一位，然后插入元素，更新元素數目。若插入到數組尾，時間復雜度O(1)；插入到數組頭，時間復雜度O(n)；插入的平均時間復雜度為（1+2+…+n）/n = O(n)。
另外，還有一個優化問題：若數組是無序數組，則插入時不需要搬移數據：若將某個元素插入到數組第k個位置，首先將該位置的元素移動到數組末尾，然后將待插入元素插入到第k個位置，時間復雜度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.刪除數據：數組刪除數據包括按索引下標刪除、數組頭刪除、數組尾刪除。實質上后兩種都可以通過調用按索引下標刪除函數實現。與前文類似，數組刪除操作中復雜的也是大量的數據搬移工作：按索引下標將某個元素刪除，需要將k+1 ~ n部分的元素向前搬移一位，更新元素數目。若刪除數組尾，直接元素數目減一即可，時間復雜度O(1)；刪除數組頭，時間復雜度O(n)；刪除的平均時間復雜度（1+2+…+n）/n = O(n)。
另外，有一個優化問題：如果想多次刪除數組中的值，可以先對要刪除的值做好標記，做完標記后一次刪除，這樣就大大減少了搬移的次數。
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，基本上就這么多了。
最后總結一下，多看源碼還是很重要的。
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持億速云。
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