数组

起因

    今天开始写一个新的系列文章--数据结构与算法，这一系列的文章是学习数据结构和算法的心得体会。由于博主之前没有写过C++代码，对C++的语言语法不是特别了解，但是博主会在学习数据结构和算法的同时更新自己C++相关的语言知识。如若代码中有错误的写法，请您不吝赐教在评论里帮博主更正。先行谢过各位看官。

数组的基本概念

    数组是有着连续存储空间的一种数据结构，它支持快速的查询、更新、新增操作，这些操作的时间复杂度为O(1)，而删除操作的时间复杂度为O(N)。

数组的结构定义

    参照博主的主要开发语言（C#）中关于数组的定义，博主为数组定义的数据结构如下：

private:
	int* ArrayHead;
	int count;
	int capacity;

ArrayHead指向该数组的首元素指针
count记录数组成员当前的个数
capacity记录数组的当前容量

数组定义的操作算法

在C#语言中数组的主要操作方法有新增、删除、插入、初始化，因此博主定义了该数组的操作方法如下：

public:
	~GoodeyArray();
	int Count();
	int Capacity();
	GoodeyArray(int initialCapacity);
	bool Add(int item);
	bool InsertBefore(unsigned int index, int item);
	bool Delete(unsigned int index);
	void PrintArray();//打印输入元素、容量、大小信息

数组初始化

   GoodeyArray(Int initialCapacity)构造函数，要求使用者输入数组的初始化容量，在构造函数的实现中，我们New了该容量的连续空间，并将ArrayHead指向该连续空间的首地址，之后再初始化count和capacity，代码如下：

 

GoodeyArray::GoodeyArray(int initialCapacity)
{
	ArrayHead = new int [sizeof(int) * initialCapacity];
	capacity = initialCapacity;
	count = 0;
}
//数组打印函数
void GoodeyArray::PrintArray()
{
	for (int i = 0; i < count; i++)
	{
		printf("%u ",ArrayHead[i]);
	}
	printf("\n");
	printf("容量：%u 长度：%u \n", Capacity(), Count());
}

 

　   此时，我们来测试一下初始化方法，看命令行输入是否正确（初始化后，容量为5，长度为0）：

 数组新增

     在介绍数组新增功能之前，我们先考虑一个数组动态扩容的问题，当我们向数组添加的元素数量大于此时数组的容量时，我们就需要动态的申请更多的空间（原来容量的1.5倍），并将原有ArrayHead指针指向新空间的首地址，之后再删除临时指针，动态扩展代码如下：

void GoodeyArray::changedCapacity()
{
	//扩容为原来的1.5倍
	capacity = (capacity * 3 / 2);
	int* temp = new int[sizeof(int) * capacity];
	int addr;
	if (temp != NULL)
	{
		memset(temp, 0, sizeof(int) * capacity);
		memcpy(temp, ArrayHead, sizeof(int) * count);
		addr = *temp;
		*temp = *ArrayHead;
		*ArrayHead = addr;
		delete[] temp;
	}
}

新增元素代码如下：

bool GoodeyArray::Add(int item)
{
	if (count == capacity)
	{
		changedCapacity();
	}
	ArrayHead[count] = item;
	count++;
	return true;
}

　　此时，我们来测试一下新增方法，测试方法以及结果如下：

    GoodeyArray gArray =  GoodeyArray(5);
    gArray.Add(1);
    gArray.Add(2);
    gArray.Add(3);
    gArray.Add(4);
    gArray.PrintArray();
    gArray.Add(5);
    gArray.Add(6);
    gArray.Add(7);
    gArray.Add(8);
    gArray.PrintArray();

　　

 数组插入

     数组的插入操作逻辑是将插入位置以及之后的元素往后移动一位，此时描述的插入操作为通常意义的插入，即为前插入；移动元素时要从后往前变量，一直遍历到待插入的位置索引；插入操作要主要数组的容量扩容问题。数组插入代码如下：

bool GoodeyArray::InsertBefore(unsigned int index, int item)
{
	if (index > count)
	{
		printf("插入位置错误");
		return false;
	}
	if (count == capacity)
	{
		changedCapacity();
	}
	for (int i = count; i > index; i--)
	{
		ArrayHead[i] = ArrayHead[i - 1];
	}
	ArrayHead[index] = item;
	count++;
	return true;
}

　　此时，我们来测试一下插入方法，测试用例包含数组首位、中间、末尾：

 GoodeyArray gArray =  GoodeyArray(5);
    gArray.Add(1);
    gArray.Add(2);
    gArray.Add(3);
    gArray.Add(4);
    gArray.Add(5);
    gArray.InsertBefore(0,12);
    gArray.PrintArray();
    gArray.InsertBefore(3, 15);
    gArray.PrintArray();
    gArray.InsertBefore(7, 19);
    gArray.PrintArray();

 

 数组删除

        数组的删除操作逻辑是将删除索引位置后的元素迁移一位，移动元素时要从删除索引位置往后，直至数组结尾，删除代码如下：

bool GoodeyArray::Delete(unsigned int index)
{
	if (index >= count)
	{
		printf("删除位置错误");
		return false;
	}
	for (int i = index; i < count-1; i++)
	{
		ArrayHead[i] = ArrayHead[i+1];
	}
	count--;
	return true;
}

　　此时，我们测试一下数组的删除操作，测试用例和结果如下：

 GoodeyArray gArray =  GoodeyArray(5);
    gArray.Add(1);
    gArray.Add(2);
    gArray.Add(3);
    gArray.Add(4);
    gArray.Add(5);
    gArray.InsertBefore(0,12);
    gArray.InsertBefore(3, 15);
    gArray.InsertBefore(7, 19);
   gArray.Delete(0);
   gArray.PrintArray();
   gArray.Delete(4);
   gArray.PrintArray();
   gArray.Delete(5);
    gArray.PrintArray();