为实习准备的数据结构（1）-- 详尽数组篇（数据结构含上机实训）

文章目录

序言

C数组

什么是数组

数组初始化

访问数组元素

C++中没有数组边界检查

细节决定成败

传递数组给函数

STL::vector

vector 简介

vector 接口

Vector的数据结构

序言

这不是，金三银四嘛。外边晃荡了这么久，突然发现老本儿有点松动了。

斌哥（秋西哥）在他的毕业致辞上说：“一天不练，自己知道；两天不练，同行知道；三天不练，观众知道。”

今晚我打开LeetCode，看到以前写过的一道题，想着写个循环，突然发现我只会写for i in XXX了，这时候我知道，问题有点严重了。

第一篇不是指针，直到倒数第二篇也不会出指针，放心吧。因为指针实在太玄妙了，得压轴。

虽然标题上写的是数组，但是你确定不往下看看？我何时让你们失望过呢？

（期间会重用一些以前写过的，不过会把以前的删掉）

刚看到一句话挺好玩的：

曾经一位老师跟我说“如果你在没有努力钻研的情况下灵光一闪就有了一个绝妙的想法，多半是读书少。” 共勉

本人大三大数据学生一枚，准备去投一些暑期实习，有兴趣可以找我一起学哦。

C数组

什么是数组

所谓数组，就是相同数据类型的元素按一定顺序排列的集合，就是把有限个类型相同的变量用一个名字命名，然后用编号区分他们的变量的集合，这个名字称为数组名，编号称为下标。组成数组的各个变量称为数组的分量，也称为数组的元素，有时也称为下标变量。数组是在程序设计中，为了处理方便， 把具有相同类型的若干变量按有序的形式组织起来的一种形式。这些按序排列的同类数据元素的集合称为数组。

数组初始化

一维数组初始化： : 标准方式一： int value[100]; // value[i]的值不定，没有初始化 : 标准方式二： int value[100] = {1,2}; // value[0]和value[1]的值分别为1和2，而没有定义的value[i>1] : // 则初始化为0 : 指针方式： int* value = new int[n]; // 未初始化 : delete []value; // 一定不能忘了删除数组空间 : : 二维数组初始化： : 标准方式一： int value[9][9]; // value[i][j]的值不定，没有初始化 : 标准方式二： int value[9][9] = {{1,1},{2}}； //value[0][0,1]和value[1][0]的值初始化，其他初始化为0 : 指针方式一： int (*value)[n] = new int[m][n]; : delete []value; // n必须为常量，调用直观。未初始化 : 指针方式二： int** value = new int* [m]; : for(i) value[i] = new int[n]; : for(i) delete []value[i]; : delete []value; // 多次析构，存储麻烦，未初始化 : 指针方式三： int * value = new int[3][4]; // 数组的存储是按行存储的 : delete []value; // 一定要进行内存释放，否则会造成内存泄露 : : 多维数组初始化： : 指针方式： int * value = new int[m][3][4]; // 只有第一维可以是变量，其他几维必须都是常量，否则会报错 : delete []value; // 一定要进行内存释放，否则会造成内存泄露

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访问数组元素

即使整个数组只有一个名称，这些元素也可以作为单独的变量进行访问和使用。

之所以可以实现这一点，是因为每个元素都分配有一个称为下标的数字。下标用作一个索引来精确定位一个数组中的特定元素，第一个元素分配下标 0，第二个元素分配下标 1，依此类推。

C++中没有数组边界检查

C++ 不执行数组边界检查。这意味着程序员编写的程序，可能会意外地允许一个数组的下标越界。

究竟发生什么取决于系统如何管理内存。在许多系统上，它会导致附近其他变量的内容被覆盖，失去正确的值。在某些系统上甚至会导致死机。

下面程序演示了当数组下标越界时，程序编写者的计算机上发生了什么。它证明存储在一个数组中的数据会覆盖另一个数组中的数据：

#include using namespace std; int main() { const int SIZE = 3; int A [SIZE] = {1, 1, 1}; int B[SIZE]; cout << "Here are the original numbers in 3-element array A: "; for (int count = 0; count < 3; count++) cout << A[count] << " "; cout << "\n\nNow I'm storing 7 numbers in 3-element array B."; for (int count = 0; count < 7; count++) B[count] =5; cout << "\nlf you see this message, the computer did not crash."; cout << "\n\nHere are the 7 numbers in array B : "; for (int count = 0; count < 7; count++) cout << B [count] << " "; cout << "\nHere are the numbers now in array A: "; for (int count = 0; count < 3; count ++) cout << A [count] <<" "; cout << "\n\nArray A's values were overwritten by \n" << "the values that did not fit in Array B. \n"; return 0; }

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运行结果：

Here are the original numbers in 3-element array A: 1 1 1 Now I'm storing 7 numbers in 3-element array B. lf you see this message, the computer did not crash. Here are the 7 numbers in array B : 5 5 5 5 5 5 5 Here are the numbers now in array A: 5 5 5 Array A's values were overwritten by the values that did not fit in Array B.

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解释：

其实我也不知道为什么不把这个问题给办了，所以就参考我前边那句话吧，我读书少，不要问我。

细节决定成败

直接初始化字符数组char是特殊的，这种初始化需要一个null作为结尾的。如下：

char a1[] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o'}; // 初始化，没有 null char a2[] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o', '

char a1[] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o'}; // 初始化，没有 null char a2[] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'}; // 初始化，明确有 null char a3[] = "hello"; // null 终止符自动添加 const char a4[6] = "hello"; // 报错，没有 null 的位置

'}; // 初始化，明确有 null char a3[] = "hello"; // null 终止符自动添加 const char a4[6] = "hello"; // 报错，没有 null 的位置

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数组的大小是固定的，不能额外增加元素，当想定义不固定大小的字符时，使用vector

vector vec; // 创建向量用于存储整型数据 int m; // 显示vec初始大小 cout << "vector size = " << vec.size() << endl; // 向向量vec追加5个整数值 for(int m = 0; m < 5; m++) vec.push_back(m); // 显示追加后vec的大小 cout << "追加后的vector size = " << vec.size() << endl;

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数组初始化时可以用聚合方法，但是赋值时候不可以用聚合方法。举例如下：

int array[] = {5,10,20,40}; // 合法 int array[]; int main() { array[] = {5,10,20,40}; // 不合法 return 0; }

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传递数组给函数

C++ 中，可以通过指定不带索引的数组名来传递一个指向数组的指针。

C++ 传数组给一个函数，数组类型自动转换为指针类型，因而传的实际是地址。

如果想要在函数中传递一个一维数组作为参数，可以用下面三种方式来声明函数形式参数，这三种声明方式的结果是一样的，因为每种方式都会告诉编译器将要接收一个整型指针。同样地，也可以传递一个多维数组作为形式参数。

//形参是一个指针： void myFunction(int *param) { ··· } //形参是一个已定义大小的数组： void myFunction(int param[10]) { ··· } //形参是一个已定义大小的数组： void myFunction(int param[]) { ··· }

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STL::vector

vector 简介

vector可用于代替C中的数组，或者MFC中的CArray，从许多说明文档或者网上评论，一般一致认为应该多用vector，因为它的效率更高，而且具备很好的异常安全性。而且vector是STL推荐使用的默认容器，除非你知道你有特殊需要，使用vector不能满足你的需求，例如需要容器在head和tail高效的插入和删除，或者在任何位置高效的删除和插入操作，那么你可能使用deque或者list更加合适。

vector是连续内存容器，换句话说，标准要求所有标准库实现的时候，vector中的元素的内存必须是连续的。所以对于插入和删除的时间复杂度是很高的，因为删除或者插入的时候，需要元素的移动，即元素复制拷贝。

vector的内部实现一般需要用到placement new ，所以效率很高，因为很多的时候，只要我们是使用得到，就可以省去很多的内存分配开销。而且vector的使用，元素可以没有默认的构造函数，但是需要拷贝构造函数的存在，这是使用CArray所无法实现的。

vector 接口

#include //这是头

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创建

vector test; //初始化一个Vector实例，用于存放int型数据，实例名字叫test vector test2 = test; //以test1为标准创建test2

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再看一个vectortest3(10);

创建一个vector容器，大小为10，内容默认置空

不是很建议这种做法啊，往里面插成段的值的时候只能插入第一个，后面就无法插入了。

再说了，你不用自己分配空间，STL都给你安排的好好的。

当然，初始化方式千千万，放多了反而让人眼花缭乱，会基本的最实用的够了。

插入元素

test.insert(test.begin()+i,a); //在第i个元素前插入a test.insert(test.begin()+i,te2.begin(),te2.end()); //插入一段相同数据类型数据，第一个参数放插入位置（指针/迭代器形式），第二三个参数放待插入元素起始位置 test.push_back(a); //往尾部插入

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删除元素

test.erase(test.begin()); test.erase(test.begin(),test.begin()+5);//删除区间(第一个元素到第五个元素) test.clear(); //清空 test.pop_back(); //删除尾部元素

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删除呢，还有个比较灵活的方式：

test.erase(it); //这个it是迭代器

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关于删除有一个必须·要注意的点：在foreach的时候进行删除操作，需要注意：

for(iter = v1.begin(); iter != v1.end(); ++iter) { if(404 == *iter) v1.erase(iter); } 运行后报错

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erase()被调用后iter就失效了，即成为了一个野指针，下次循环访问到一个野指针肯定会抛异常。

解决办法是：

重新为iter进行赋值

for(iter = v1.begin(); iter != v1.end(); ++iter) { if(404 == *iter) { iter = v1.erase(iter); //返回删除元素后面一个元素 iter–; //删除元素前面的一个元素 } }

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遍历元素

当然，你可以使用数组下标形式访问元素，因为vector重载了 [] 操作，不过不建议。虽然是很方便，但是有诸多限制，要是随便就任你操作数据，那人家封装起来干什么？

我们应该养成使用下面这种迭代器访问的方式。

vector::iterator it; //初始化一个vector类型的迭代器 for(it = test.begin();it!=test.end();it++) //从头遍历到尾 { cout<<*it<

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关于迭代器还需要知道的是：vector的迭代器支持前后向，及重载了 +，—，++，-- 操作。

还有一个叫at()的函数，这个好用。

test.at(2); //用这个比直接用下标要好的地方在于它会检测越界

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（明面上是这么说啊，其实我自己写代码也喜欢用下标定位）

头尾指针

这四个函数的区别要清楚：begin()、end()、front()、back()。我喜欢称它们为头尾指针。

我也不知道为什么有人要就这些区别长篇大论。

begin()：指向容器的第一个元素的地址。 front()：指向容器的第一个元素的值。 end()：和begin()配套 back()：和front()配套

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容器容量

test.size(); //容器已存入数据量 test.capacity(); //容器还能存多少数据量

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其实不用担心容器不够大，容量要满的时候它会自己扩容。

排序

#include /*test.*/sort(test.begin(),test.end()); //从头到尾，默认从小到大排序 这里要非常注意，前面那个test. 被我注释掉了，因为sort是属于算法范畴，不是容器的类方法。 //一般排序都是要自定义排序的： bool Comp(const int &a,const int &b) { return a>b; } sort(test.begin(),test.end(),Comp); //这样就降序排序。

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其他

swap(test,test2); //交换test和test2中的数据 test.resize(20); //重置大小 reverse(test); //元素翻转

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如果要问为什么没有 “修改数据的部分”，参见第四点“遍历数据”。

10、unique()函数

这个函数用来清理容器中的重复项，但前提是容器经过排序了。

而且，它不提供删除操作，只是把重复项移到容器后面的部分，所以直接size()的话大小是不会变的。

如果要清理重复项，这样：nums.erase(unique(nums.begin(),nums.end()),nums.end());

最后再提一下两个头文件：

#include //vector类相关 #include //容器算法

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vector的元素不仅仅可以是int,double,string,还可以是结构体，但是要注意：结构体要定义为全局的，否则会出错。

特别注意：

使用vector需要注意以下几点：

1、如果你要表示的向量长度较长（需要为向量内部保存很多数），容易导致内存泄漏，而且效率会很低；

2、Vector作为函数的参数或者返回值时，需要注意它的写法：

double Distance(vector&a, vector&b) 其中的“&”绝对不能少！！

Vector的数据结构

所谓动态增添大小，并不是在原有空间之后再开辟空间，显然那也不太现实。

而是以原大小的两倍大小寻找一块新空间，将内容真实的拷贝过去，然后释放原空间。

不过就算删除元素过半也不会将内存放出来。

但是，需要牢记的一点是：对于Vector的一切操作，一旦引起空间的重新分配，那么指向原有空间的迭代器将会全部失效。

关于这点，我也做了一个测试代码：

可测可不测，结果我都注释好了

#include #include using namespace std; int main() { vector vec1; //vector::iterator it1 = vec1.begin(); //放这里试试 vec1.push_back(1); cout<<"left size :"<::iterator it1 = vec1.begin(); //放这里试试 vec1.push_back(3); cout<<"left size :"<::iterator it1 = vec1.begin(); //这个循环用于在6之后插入4 while (it1 != vec1.end()) { if (3 == *it1) { vec1.insert(it1+1, 4); cout<<"insert:"<<*it1<::iterator it2 = vec1.begin() ; while (it2 != vec1.end()) { if (3 == *it2) { //it2 =vec1.erase(it2); vec1.erase(it2); //这里有没有都一样，都指向删除之后的那个位置 cout<<"delete:"<<*it2<

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数据结构

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