线性表之数组

一、数组的定义与概念

  数组（Array） 是一组相同类型元素的有序集合，这些元素在内存中是连续存储的。数组通过下标（Index） 来访问每一个元素。

例如：

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

上面定义了一个整型数组 arr，它有 5 个元素，依次存储在连续的内存空间中：

注意：

• 数组下标从 0 开始；
• 元素在内存中是连续存放的；
• 数组大小在定义后 不可改变（静态数组）。

二、数组的特点

优点：

• 下标访问（随机访问）时间复杂度是O(1)
• 末尾位置增加删除元素的时间复杂度是O(1)
• 访问元素前后相邻位置的元素非常方便

缺点：

• 非末尾位置增加删除元素需要进行大量的数据移动O(n)
• 搜索的时间复杂度：无序数组-线性搜索O(n)；有序数组-二分搜索O(logn)
• 数组扩容消耗比较大

三、数组的实现

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>using namespace std;// 数组实现
class Array {
public:Array(int size = 10):m_cur(0), m_cap(size) {m_pArr = new int[m_cap];}~Array() {delete []m_pArr;m_pArr = nullptr;}// 末尾增加元素 O(1)void push_back(int val) {if (m_cap == m_cur) {expand(2 * m_cap);}m_pArr[m_cur++] = val;}// 末尾删除元素 O(1)void pop_back() {if (m_cur == 0) {return;}m_cur--;}// 按位置增加元素 O(n)void insert(int pos, int val) {if (pos < 0 || pos > m_cur) {return;}if (m_cur == m_cap) {expand(2 * m_cap);}// 移动元素for (int i = m_cur - 1; i >= pos; i--) {m_pArr[i + 1] = m_pArr[i];}m_pArr[pos] = val;m_cur++;}// 按位置删除 O(n)void erase(int pos) {if (pos < 0 || pos > m_cur) {return;}for (int i = pos + 1; i < m_cur; i++) {m_pArr[i - 1] = m_pArr[i];}m_cur--;}// 元素查询 O(n)int find(int val) {for (int i = 0; i < m_cur; i++) {if (m_pArr[i] == val) {return i;}}return -1;}// 打印数据void show() const {for (int i = 0; i < m_cur; i++) {cout << m_pArr[i] << " ";}cout << endl;}private:void expand(int size) {int* p = new int[size];memcpy(p, m_pArr, sizeof(int) * m_cap);delete []m_pArr;m_pArr = p;m_cap = size;}private:int* m_pArr; // 指向可扩容的数组内存int m_cap;	// 数组的容量int m_cur; // 数组有效个数
};int main() {Array arr;srand(time(0));for (int i = 0; i < 10; i++) {arr.push_back(rand() % 100);}arr.show();arr.pop_back();arr.show();arr.insert(0, 100);arr.show();arr.insert(10, 200);arr.show();int pos = arr.find(100);if (pos != -1) {arr.erase(pos);arr.show();}
}

输出结果：

四、逆序字符串

#include <iostream>
#include <string.h>// 逆序字符串
void Reverse(char arr[], int size) {char* p = arr;char* q = arr + size - 1;while (p < q) {char ch = *p;*p = *q;*q = ch;p++;q--;}
}int main() {char arr[] = "hello world";Reverse(arr, strlen(arr));cout << arr << endl;}

输出结果：