C语言利用动态数组实现顺序表(不限数据类型)
实现任意数据类型的顺序表的初始化,插入,删除(按值删除;按位置删除),销毁功能。、
顺序表结构体
实现顺序表结构体的三个要素:(1)数组首地址;(2)数组的大小;(3)当前数组元素的个数。
1 //顺序表结构体 2 struct DynamicArray{ 3 void **addr; //指向数组的首地址(指向数组的指针) 4 int capacity; //数组的大小 5 int size; //当前数组元素的个数 6 };
注意事项:void **addr为二级指针,即数组的元素也为指针,因为我们并不知道用户的输入数据是什么类型,操作数据的地址是最安全的方法。
初始化
对顺序表进行初始化,实际上为初始化顺序表内的各个成员,另外对输入的参数做边界处理。
1 //初始化数组,初始化结构体和里面的元素。初始化之后返回该数组,写为void* 2 void *Init(int capacity_){ 3 if (capacity_ <= 0){ 4 return NULL; 5 } 6 7 struct DynamicArray *arr = malloc(sizeof(struct DynamicArray));//开辟一个结构体就可以了 8 if (NULL == arr){ 9 return NULL; 10 } 11 12 arr->capacity = capacity_; 13 arr->addr = malloc(sizeof(void*)*arr->capacity);//对数组开辟内存 14 arr->size = 0; 15 16 return arr; 17 }
插入操作
对于顺序表的插入操作,需要在pos位置处开始的元素统一往后移动一个位置,处理方式为:从后往前挨个移动,从前往后会覆盖。
注意:(1)考虑顺序表的顺序插入和乱序插入,12行的代码;(2)若顺序表被填满,则需要对现有数组进行扩大空间,这里涉及到四步操作:开辟内存、拷贝数据(尽量使用memcpy)、释放原内存、修改指针指向。(3)对输入参数做边界处理。
1 //插入值,从后往前挨个移动一位,如果插入的值过大,则扩大数组 2 void Insert(void *arr_, int pos, void *data){ 3 4 struct DynamicArray *arr = (struct DynamicArray *)arr_; 5 6 if (NULL == arr || NULL == data){ 7 return; 8 } 9 10 //对于无效的pos,默认插入到现有元素的后面一个 11 //if (pos < 0 || pos > arr->capacity) 12 if (pos < 0 || pos > arr->size) 13 { 14 pos = arr->size; 15 } 16 17 //每次调用插入函数都会插入值,因此arr->size++,size一直增长,且没有限制 18 if (arr->size >= arr->capacity) 19 //if (arr->size > arr->capacity) 20 { 21 22 //开辟新内存 23 int newcapacity = arr->capacity * 2; 24 void **newaddr = malloc(sizeof(void *)*newcapacity); 25 26 //拷贝数据,尽量使用内存拷贝函数 27 memcpy(newaddr, arr->addr, sizeof(void *) * arr->capacity); 28 29 //释放原空间 30 if (arr->addr != NULL){ 31 free(arr->addr); 32 arr->addr = NULL; 33 } 34 35 //修改指针指向 36 arr->addr = newaddr; 37 arr->capacity = newcapacity; 38 } 39 40 for (int i = arr->size - 1; i >= pos; --i){ 41 arr->addr[i + 1] = arr->addr[i]; 42 } 43 arr->addr[pos] = data; //添加过后,size变化 44 arr->size++; 45 }
遍历操作
遍历一般的作用为打印数据,但这里并不知道用户的是什么数据,这里由回调函数进行打印(C语言函数指针和回调函数)。
1 //遍历 2 void Foreach(void *arr_, void(*_callback)(void *)){ 3 struct DynamicArray * arr = (struct DynamicArray *)arr_; 4 if (NULL == arr || NULL == _callback){ 5 return; 6 } 7 for (int i = 0; i < arr->size; ++i){ 8 _callback(arr->addr[i]); 9 } 10 }
删除操作
这里分为按值删除和按位置删除,其中按值操作调用了按位置操作的代码,因此需要注意size--的问题。另外,按值操作也使用了回调函数。
1 //删除(按值删除,按位置删除) 2 void DeletePos(void *arr_, int pos){ 3 struct DynamicArray *arr = arr_; 4 if (NULL == arr){ 5 return; 6 } 7 8 for (int i = pos; i < arr->size - 1; ++i){ 9 arr->addr[i] = arr->addr[i + 1]; 10 } 11 12 arr->size--;//size会减小 13 } 14 void DeleteValue(void *arr_, void * data, int(*_compare)(void *, void*)){ 15 struct DynamicArray *arr = arr_; 16 if (NULL == arr || NULL == data || NULL == _compare){ 17 return; 18 } 19 for (int i = 0; i < arr->size; i++){ 20 if (_compare(arr->addr[i], data)){ 21 DeletePos(arr, i); 22 break; 23 } 24 } 25 //arr->size--; DeletePos里面已经有size--了 26 }
销毁操作
注意事项:需要先释放成员函数,再释放结构体。
1 //销毁 2 void Destory(void * arr_){ 3 struct DynamicArray *arr = arr_; 4 if (NULL == arr){ 5 return; 6 } 7 if (arr->addr != NULL){ 8 free(arr->addr); 9 arr->addr = NULL; 10 } 11 if (arr != NULL){ 12 free(arr); 13 arr = NULL; 14 } 15 }
元素个数和数组大小函数
之所以提供这两个函数,是因为不希望用户能直接看到我们定义的结构体内部,也不希望用户可以随便更改,因此我们各个函数的返回值都是void类型,这里提供两个函数,以便用户可以查看元素的个数和数组的大小。
1 int capaArray(void *arr_){ 2 struct DynamicArray *arr = (struct DynamicArray *)arr_; 3 return arr->capacity; 4 } 5 6 int sizeArray(void *arr_){ 7 struct DynamicArray *arr = (struct DynamicArray *)arr_; 8 return arr->size; 9 }
测试
进行测试时,需要自定义打印和比较回调函数,不需要关心void*data是什么,仅仅实现自定义数据的比较和打印即可。另外回调函数使用时不需要任何参数,只需要函数名;另外,测试了结构体和整型顺序表,可以对顺序表结构体中的void **addr为二级指针有更好的理解。
1 struct Person{ 2 char name[100]; 3 int age; 4 }; 5 6 // 自定义输出函数 7 void print(void *data_){ 8 if (NULL == data_){ 9 return; 10 } 11 struct Person *data = (struct Person *)data_; 12 printf("name:%s, age:%d\n", data->name, data->age); 13 } 14 //整型自定义输出函数,访问时需要解引用 15 void printInt(void *data_){ 16 if (NULL == data_){ 17 return; 18 } 19 int *data = (int *)data_; 20 printf("age:%d\n", *data); 21 } 22 23 //自定义比较函数 24 int compare(void *d1, void *d2){ 25 if (NULL == d1|| NULL == d2){ 26 return 0; 27 } 28 struct Person *p1 = d1; 29 struct Person *p2 = d2; 30 31 return (strcmp(p1->name, p2->name) == 0 && (p1->age == p2->age)); 32 } 33 34 void test(){ 35 struct Person p1 = {"aaa", 10}; 36 struct Person p2 = { "bbb", 20 }; 37 struct Person p3 = { "ccc", 30 }; 38 struct Person p4 = { "ddd", 40 }; 39 struct Person p5 = { "eee", 50 }; 40 struct Person p6 = { "fff", 60 }; 41 //int p1 = 1; 42 //int p2 = 2; 43 //int p3 = 3; 44 //int p4 = 4; 45 //int p5 = 5; 46 47 48 void * arr = Init(4); 49 Insert(arr, 1, &p1); 50 Insert(arr, 2, &p2); 51 Insert(arr, 3, &p3); 52 Insert(arr, 4, &p4); 53 printf("%d\n", capaArray(arr)); 54 Insert(arr, 100, &p5); 55 printf("%d\n", capaArray(arr)); 56 Insert(arr, 1, &p6); 57 Foreach(arr, print); 58 printf("-----------------\n"); 59 DeleteValue(arr, &p2, compare); 60 Foreach(arr, print); 61 Destory(arr); 62 63 } 64 65 66 int main(){ 67 68 test(); 69 system("pause"); 70 return 0; 71 }