系統程式設計師成長計畫 動態陣列（二）

對比雙向鍊錶和動態陣列

在c語言中，陣列的長度是事先確定的，不能在執行時動態調整。所謂動態陣列就是它的長度可以根據儲存資料多少自動調整，這需要我們用程式來實現。對比雙向鍊錶和動態陣列，我們會發現：

o 動態陣列本身占用一塊連續的記憶體，而雙向鍊錶的每個結點要占用一塊記憶體。在頻繁增刪資料的情況下，雙向鍊錶更容易造成記憶體碎片，具體影響與記憶體管理器的好壞有關。

o 動態陣列的增刪操作需要移動後面的元素，而雙向鍊錶只需要修改前後元素的指標。在儲存大量資料的情況下，這種差異更為明顯。

o 動態陣列支援多種高效的排序演算法，像快速排序、歸併排序和堆排序等等，而這些演算法在雙向鍊錶中的表現並不好，甚至不如氣泡排序來得快。

o 排序好的動態陣列可以使用二分查詢，而排序好的雙向鍊錶仍然只能使用順序查詢。主要原因是雙向鍊錶不支援隨機定位，定位中間結點時只能乙個乙個的移動指標。

o 對於小量資料，使用動態陣列還是雙向鍊錶沒有多大區別，使用哪個只看個人的喜好了。

實現動態陣列

在考慮存值還是指標時，我們同樣選擇存指標，所以這裡我們實現的是指標陣列。動態陣列的功能和雙向鍊錶非常類似，所以它對外的介面也是類似的：

動態陣列的動態性如何實現了呢？其實很簡單，借助標準c的記憶體管理函式realloc，我們可以輕易改變陣列的長度。函式realloc是比較費時 的，如果每插入/刪除乙個元素就要realloc一次，不但會帶來效能的下降，而且可能造成記憶體碎片。為了解決這個問題，需要使用乙個稱為預先分配的慣用 手法，預先分配實際上是用空間換時間的典型應用，下面我們看看它的實現：

擴充套件空間

在擴充套件陣列時，不是一次擴充套件乙個元素，而是一次擴充套件多個元素。至於應該擴充套件多少個，經驗資料是擴充套件為現有元素個數的1.5倍。

#define min_pre_allocate_nr 10

static ret darray_expand(darray* thiz, size_t need)
}return ((thiz->size + need) <= thiz->alloc_size) ? ret_ok : ret_fail;
}ret darray_insert(darray* thiz, size_t index, void* data)
thiz->data[cursor] = data;
thiz->size++;
ret = ret_ok;
}return ret;
}

size_t alloc_size = (thiz->alloc_size + thiz->alloc_size>>1) + min_pre_allocate_nr;

我們也不使用thiz->alloc_size+ thiz->alloc_size/2，如果編譯器不做優化，除法指令也是比較慢的操作，特別是像在arm這種沒有除法指令的晶元中，需要很多條指令才能實現除法的計算。

這裡我們使用(thiz->alloc_size + thiz->alloc_size>>1)，這是最快的方法。後面加上min_pre_allocate_nr的原因是避免thiz->alloc_size為0時存在的錯誤。

減小空間

在刪除元素時也不是馬上釋放空閒空間，而是等到空閒空間高於某個值時才釋放它們。這裡我們的做法時，空閒空間多於有效空間一倍時，將總空間調整為有效空間的1.5倍。

static ret darray_shrink(darray* thiz)

}return ret_ok;
}ret darray_delete(darray* thiz, size_t index)
thiz->size--;
darray_shrink(thiz);
return ret_ok;
}

系統程式設計師成長計畫 動態陣列（一）

雙向鍊錶和動態陣列是最簡單的兩種資料結構，在研讀大量源 之後，我發現正是這兩種最簡單的資料結構有著最廣泛的應用。像平衡二叉樹這樣的複雜資料結構，除了學習之外，你永遠都不會寫第二遍，甚至連使用的機會都沒有，而雙向鍊錶和動態陣列則會在開發中反覆的運用。也正是由於這個原因，我們才選擇雙向鍊錶和動態陣列作為...

系統程式設計師成長計畫 動態陣列（四）

有序陣列的兩個應用 前面我們學習了陣列的排序方法，通常我們對陣列排序不是為了排序而排序，而是為了其它的用途才排序的，這裡了解一下有序陣列的兩個常見應用。二分查詢 二分查詢也稱為折半查詢，它的前提是陣列中的元素是有序的。演算法過程如下 假定陣列為公升序 先拿要查詢的元素與陣列中間位置的元素相比較，如果...

系統程式設計師成長計畫 動態陣列（三）（上）

作者 李先靜 排序大多數高階排序演算法都是針對陣列實現的，接下來我們一起學習一下幾種排序演算法，學習演算法本身只是我們的目標之一，最重要的是要從中學習一些思考問題的方法。對比不同演算法的特點，也有助於我們在設計時做出正確的選擇。這裡我們請讀者實現氣泡排序 快速排序和歸併排序。要求如下 o 演算法同時...