C语言实现动态数组

实现任意数据类型的动态数组的初始化，插入，删除（按值删除；按位置删除），销毁功能。、

动态数组结构体

　　实现动态数组结构体的三个要素：（1）数组首地址；（2）数组的大小；（3）当前数组元素的个数。

//动态数组结构体
struct DynamicArray{
    void **addr; //指向数组的首地址（指向数组的指针）
    int capacity; //数组的大小
    int size; //当前数组元素的个数
};

　　注意事项：void **addr为二级指针，即数组的元素也为指针，因为我们并不知道用户的输入数据是什么类型，操作数据的地址是最安全的方法。

初始化

　　对动态数组进行初始化，实际上为初始化动态数组内的各个成员，另外对输入的参数做边界处理。

//初始化数组,初始化结构体和里面的元素。初始化之后返回该数组,写为void*
void *Init(int capacity_){
    if (capacity_ <= 0){
        return NULL;
    }
    
    struct DynamicArray *arr = malloc(sizeof(struct DynamicArray));//开辟一个结构体就可以了
    if (NULL == arr){
        return NULL;
    }

    arr->capacity = capacity_;
    arr->addr = malloc(sizeof(void*)*arr->capacity);//对数组开辟内存
    arr->size = 0;

    return arr;
}

插入操作

　　对于动态数组的插入操作，需要在pos位置处开始的元素统一往后移动一个位置，处理方式为：从后往前挨个移动，从前往后会覆盖。

　　注意：（1）考虑动态数组的顺序插入和乱序插入，12行的代码；（2）若动态数组被填满，则需要对现有数组进行扩大空间，这里涉及到四步操作：开辟内存、拷贝数据（尽量使用memcpy）、释放原内存、修改指针指向。（3）对输入参数做边界处理。

//插入值,从后往前挨个移动一位,如果插入的值过大，则扩大数组
void Insert(void *arr_, int pos, void *data){

    struct DynamicArray *arr = (struct DynamicArray *)arr_;

    if (NULL == arr || NULL == data){
        return;
    }

    //对于无效的pos，默认插入到现有元素的后面一个
    //if (pos < 0 || pos > arr->capacity)
    if (pos < 0 || pos > arr->size)
    {
        pos = arr->size;
    }

    //每次调用插入函数都会插入值，因此arr->size++，size一直增长，且没有限制
    if (arr->size >= arr->capacity)
    //if (arr->size > arr->capacity)
    {

        //开辟新内存
        int newcapacity = arr->capacity * 2;
        void **newaddr = malloc(sizeof(void *)*newcapacity);

        //拷贝数据,尽量使用内存拷贝函数
        memcpy(newaddr, arr->addr, sizeof(void *) * arr->capacity);

        //释放原空间
        if (arr->addr != NULL){
            free(arr->addr);
            arr->addr = NULL;
        }

        //修改指针指向
        arr->addr = newaddr;
        arr->capacity = newcapacity;
    }

    for (int i = arr->size - 1; i >= pos; --i){
        arr->addr[i + 1] = arr->addr[i];
    }
    arr->addr[pos] = data; //添加过后，size变化
    arr->size++;
}

遍历操作

　　遍历一般的作用为打印数据，但这里并不知道用户的是什么数据，这里由回调函数进行打印（C语言函数指针和回调函数）。

//遍历
void Foreach(void *arr_, void(*_callback)(void *)){
    struct DynamicArray * arr = (struct DynamicArray *)arr_;
    if (NULL == arr || NULL == _callback){
        return;
    }
    for (int i = 0; i < arr->size; ++i){
        _callback(arr->addr[i]);
    }
}

删除操作

　　这里分为按值删除和按位置删除，其中按值操作调用了按位置操作的代码，因此需要注意size--的问题。另外，按值操作也使用了回调函数。

//删除（按值删除，按位置删除）
void DeletePos(void *arr_, int pos){
    struct DynamicArray *arr = arr_;
    if (NULL == arr){
        return;
    }

    for (int i = pos; i < arr->size - 1; ++i){
        arr->addr[i] = arr->addr[i + 1];
    }

    arr->size--;//size会减小
}
void DeleteValue(void *arr_, void * data, int(*_compare)(void *, void*)){
    struct DynamicArray *arr = arr_;
    if (NULL == arr || NULL == data || NULL == _compare){
        return;
    }
    for (int i = 0; i < arr->size; i++){
        if (_compare(arr->addr[i], data)){
            DeletePos(arr, i);
            break; 
        }
    }
    //arr->size--; DeletePos里面已经有size--了
}

销毁操作

　　注意事项：需要先释放成员函数，再释放结构体。

//销毁
void Destory(void * arr_){
    struct DynamicArray *arr = arr_;
    if (NULL == arr){
        return;
    }
    if (arr->addr != NULL){
        free(arr->addr);
        arr->addr = NULL;
    }
    if (arr != NULL){
        free(arr);
        arr = NULL;
    }
}

元素个数和数组大小函数

　　之所以提供这两个函数，是因为不希望用户能直接看到我们定义的结构体内部，也不希望用户可以随便更改，因此我们各个函数的返回值都是void类型，这里提供两个函数，以便用户可以查看元素的个数和数组的大小。

int capaArray(void *arr_){
    struct DynamicArray *arr = (struct DynamicArray *)arr_;
    return arr->capacity;
}

int sizeArray(void *arr_){
    struct DynamicArray *arr = (struct DynamicArray *)arr_;
    return arr->size;
}

测试

　　进行测试时，需要自定义打印和比较回调函数，不需要关心void*data是什么，仅仅实现自定义数据的比较和打印即可。另外回调函数使用时不需要任何参数，只需要函数名；另外，测试了结构体和整型动态数组，可以对动态数组结构体中的void **addr为二级指针有更好的理解。

struct Person{
    char name[100];
    int age;
};

// 自定义输出函数
void print(void *data_){
    if (NULL == data_){
        return;
    }
    struct Person *data = (struct Person *)data_;
    printf("name:%s, age:%d\n", data->name, data->age);
}
 //整型自定义输出函数，访问时需要解引用
void printInt(void *data_){
    if (NULL == data_){
        return;
    }
    int *data = (int *)data_;
    printf("age:%d\n", *data);
}

//自定义比较函数
int compare(void *d1, void *d2){
    if (NULL == d1|| NULL == d2){
        return 0;
    }
    struct Person *p1 = d1;
    struct Person *p2 = d2;

    return (strcmp(p1->name, p2->name) == 0 && (p1->age == p2->age));
}

void test(){
    struct Person p1 = {"aaa", 10};
    struct Person p2 = { "bbb", 20 };
    struct Person p3 = { "ccc", 30 };
    struct Person p4 = { "ddd", 40 };
    struct Person p5 = { "eee", 50 };
    struct Person p6 = { "fff", 60 };
    //int p1 = 1;
    //int p2 = 2;
    //int p3 = 3;
    //int p4 = 4;
    //int p5 = 5;


    void * arr = Init(4);
    Insert(arr, 1, &p1);
    Insert(arr, 2, &p2);
    Insert(arr, 3, &p3);
    Insert(arr, 4, &p4);
    printf("%d\n", capaArray(arr));
    Insert(arr, 100, &p5);
    printf("%d\n", capaArray(arr));
    Insert(arr, 1, &p6);
    Foreach(arr, print);
    printf("-----------------\n");
    DeleteValue(arr, &p2, compare);
    Foreach(arr, print);
    Destory(arr);

}


int main(){

    test();
    system("pause");
    return 0;
}