数据结构之数组

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

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

2.2 修改

aValue[0] = 100;
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：

class MyArray1
{
public:
    MyArray1(int nCapcity = 16);
    ~MyArray1();
    int  Remove(int nIndex);
private:
    //扩容
    void Resize();
private:
    int m_nSize;
    int m_nCapcity;
    int* m_pArray;
};

CPP 文件：

//构造函数
MyArray1::MyArray1(int nCapcity)
    :m_pArray(nullptr)
    , m_nCapcity(nCapcity)
    , m_nSize(0)
{
    m_pArray = new int[m_nCapcity];
}

//析构函数
MyArray1::~MyArray1()
{
    delete m_pArray;
}

//移除
int MyArray1::Remove(int nIndex)
{
    if (nullptr == m_pArray)
    {
        assert(false && "nullptr == m_pArray");
        return -1;
    }
    if (nIndex < 0 || nIndex >= m_nSize)
    {
        assert(false && "nIndex < 0 || nIndex >= m_nSize");
        return -1;
    }

    int nElement = m_pArray[nIndex];
    for (int i = nIndex; i < (m_nSize - 1); i++)
    {
        m_pArray[i] = m_pArray[i + 1];
    }
    m_nSize--;
    return nElement;
}

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。

void MyArray1::Insert(int nIndex, int nElement)
{
    if (nullptr == m_pArray)
    {
        assert(false && "nullptr == m_pArray");
        return;
    }
    if (nIndex < 0 || nIndex > m_nSize)
    {
        assert(false && "nIndex < 0 || nIndex > m_nSize");
        return;
    }

    if (m_nSize >= m_nCapcity)
    {
        Resize();
    }

    for (int i = m_nSize - 1; i >= nIndex;i--)
    {
        m_pArray[i + 1] = m_pArray[i];
    }

    m_pArray[nIndex] = nElement;
    m_nSize++;
}


void MyArray1::Resize()
{
    if (nullptr == m_pArray)
        return;

    int* pNewArray = new int[m_nCapcity * 2];
    memcpy(pNewArray, m_pArray, sizeof(int) * m_nSize);
    m_nCapcity = m_nCapcity * 2;
    delete m_pArray;
    m_pArray = pNewArray;
}