【数据结构】【C语言】数组
前言
本文为个人笔记。作者会不定时修改文章内容。
本篇所讲的数组是一种存储结构。需要将它与平时使用的数组(基本数据类型)区分开。
数组(存储结构)与顺序表,链表,栈,队列一样,都是线性存储结构。
1. 应知应会
数组
- 另称数组存储结构
- 一种线性存储结构
- 既可以存储不可再分的数据元素(基本数据类型),又可以存储顺序表,链表、栈,队列这样的数据结构
- 一维数组结构是线性表的基本形式,而n维数组是对线性存储结构的一种扩展
- 数组一旦被定义,它的维数和维界就不再改变。因此,除了结构的初始化和销毁外,只有存取元素和修改元素值得操作。
线性存储结构
- 存储的数据具有“一对一”关系的存储结构
一维数组
- 存储不可再分元素的数组
二维数组
- 存储一维数组的一维数组
n维数组
- 存储**(n -1)维数组的一维数组**
- 无论数组的维数是多少,数组中的数据类型必需都一致
数组中数据存储的两种先后存储方式
以列序为主
- 按照行号从小到大的顺序,依次存储每一列的元素
在以列序为主的二维数组a[m][n]中查找 a[i][j]
LOC(i,j) = LOC(0,0) + (j*m + i) * L //数组中单个数据元素所占内存的大小
以行序为主
- 按照列序从小打到的顺序,依次存储每一列的元素
在以行序为主的二维数组a[m][n]中查找 a[i][j]
LOC(i,j) = LOC(0,0) + (i*n + j) * L //数组中单个数据元素所占内存的大小
以行序为主的编程语言
- C
- BASIC
以列序为主的编程语言
- FORTRAN
2. 多维数组查找指定元素
需要知道的信息
- 多维数组的存储方式
- 多为数组在内存中存放的起始地址
- 该指定元素在原多维数组的坐标
- 数组中数组的具体类型,
3. 三维数组的实现
3.1 以下给出了采用以行序为主的方式存储三维数组 a[3][4][2] 的 C 语言代码实现
#include<stdarg.h>
#include<malloc.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h> // atoi()
#include<io.h> // eof()
#include<math.h>
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1
#define ERROR 0
#define INFEASIBLE -1
#define OVERFLOW 3
#define UNDERFLOW 4
typedef int Status; //Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码,如OK等
typedef int Boolean; //Boolean是布尔类型,其值是TRUE或FALSE
typedef int ElemType;
#define MAX_ARRAY_DIM 8 //假设数组维数的最大值为8
typedef struct
{
ElemType *base; //数组元素基址,由InitArray分配
int dim; //数组维数
int *bounds; //数组维界基址,由InitArray分配
int *constants; // 数组映象函数常量基址,由InitArray分配
} Array;
Status InitArray(Array *A,int dim,...)
{
//若维数dim和各维长度合法,则构造相应的数组A,并返回OK
int elemtotal=1,i; // elemtotal是元素总值
va_list ap;
if(dim<1||dim>MAX_ARRAY_DIM)
return ERROR;
(*A).dim=dim;
(*A).bounds=(int *)malloc(dim*sizeof(int));
if(!(*A).bounds)
exit(OVERFLOW);
va_start(ap,dim);
for(i=0; i<dim; ++i)
{
(*A).bounds[i]=va_arg(ap,int);
if((*A).bounds[i]<0)
return UNDERFLOW;
elemtotal*=(*A).bounds[i];
}
va_end(ap);
(*A).base=(ElemType *)malloc(elemtotal*sizeof(ElemType));
if(!(*A).base)
exit(OVERFLOW);
(*A).constants=(int *)malloc(dim*sizeof(int));
if(!(*A).constants)
exit(OVERFLOW);
(*A).constants[dim-1]=1;
for(i=dim-2; i>=0; --i)
(*A).constants[i]=(*A).bounds[i+1]*(*A).constants[i+1];
return OK;
}
Status DestroyArray(Array *A)
{
//销毁数组A
if((*A).base)
{
free((*A).base);
(*A).base=NULL;
}
else
return ERROR;
if((*A).bounds)
{
free((*A).bounds);
(*A).bounds=NULL;
}
else
return ERROR;
if((*A).constants)
{
free((*A).constants);
(*A).constants=NULL;
}
else
return ERROR;
return OK;
}
Status Locate(Array A,va_list ap,int *off) // Value()、Assign()调用此函数 */
{
//若ap指示的各下标值合法,则求出该元素在A中的相对地址off
int i,ind;
*off=0;
for(i=0; i<A.dim; i++)
{
ind=va_arg(ap,int);
if(ind<0||ind>=A.bounds[i])
return OVERFLOW;
*off+=A.constants[i]*ind;
}
return OK;
}
Status Value(ElemType *e,Array A,...) //在VC++中,...之前的形参不能是引用类型
{
//依次为各维的下标值,若各下标合法,则e被赋值为A的相应的元素值
va_list ap;
Status result;
int off;
va_start(ap,A);
if((result=Locate(A,ap,&off))==OVERFLOW) //调用Locate()
return result;
*e=*(A.base+off);
return OK;
}
Status Assign(Array *A,ElemType e,...)
{
//依次为各维的下标值,若各下标合法,则将e的值赋给A的指定的元素
va_list ap;
Status result;
int off;
va_start(ap,e);
if((result=Locate(*A,ap,&off))==OVERFLOW) //调用Locate()
return result;
*((*A).base+off)=e;
return OK;
}
int main()
{
Array A;
int i,j,k,*p,dim=3,bound1=3,bound2=4,bound3=2; //a[3][4][2]数组
ElemType e,*p1;
InitArray(&A,dim,bound1,bound2,bound3); //构造3*4*2的3维数组A
p=A.bounds;
printf("A.bounds=");
for(i=0; i<dim; i++) //顺序输出A.bounds
printf("%d ",*(p+i));
p=A.constants;
printf("\nA.constants=");
for(i=0; i<dim; i++) //顺序输出A.constants
printf("%d ",*(p+i));
printf("\n%d页%d行%d列矩阵元素如下:\n",bound1,bound2,bound3);
for(i=0; i<bound1; i++)
{
for(j=0; j<bound2; j++)
{
for(k=0; k<bound3; k++)
{
Assign(&A,i*100+j*10+k,i,j,k); // 将i*100+j*10+k赋值给A[i][j][k]
Value(&e,A,i,j,k); //将A[i][j][k]的值赋给e
printf("A[%d][%d][%d]=%2d ",i,j,k,e); //输出A[i][j][k]
}
printf("\n");
}
printf("\n");
}
p1=A.base;
printf("A.base=\n");
for(i=0; i<bound1*bound2*bound3; i++) //顺序输出A.base
{
printf("%4d",*(p1+i));
if(i%(bound2*bound3)==bound2*bound3-1)
printf("\n");
}
DestroyArray(&A);
return 0;
}
结语
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