C++ 手把手教你实现可变长的数组实现

简介

C++ 是一门强大的编程语言，其拥有许多数据结构和算法，其中数组是最常用的一种数据结构。C++ 中的数组是一个固定长度的数据结构，一旦初始化后，其长度不可更改。但在实际编程中，经常需要使用可变长的数组，即数组长度可变的情况。本文将讲解如何在 C++ 中手动实现可变长数组。

实现

第一步：定义类和成员变量

为了实现可变长数组，我们需要定义一个基本数据结构——数组结构体，包含数组指针和数组长度两个成员变量。同时，需要定义一个类，用于操作数组结构体，实现数组增加、删除、查找和遍历等基本操作。

//定义数组结构体
struct Array {
    int *arr;   //数组指针
    int length; //数组长度
};

//定义数组类
class ArrayUtil {
public:
    ArrayUtil(int size);        //构造函数
    void addElement(int value); //添加元素
    int getElement(int index); //获取元素
    void traverse();            //遍历整个数组
private:
    Array array;   //数组结构体，包含数组指针和长度
};

第二步：实现构造函数

在创建 ArrayUtil 对象时需要指定数组的初始长度，我们需要在构造函数中对数组进行初始化。

//构造函数的实现
ArrayUtil::ArrayUtil(int size) {
    array.arr = new int[size]; //分配数组内存
    array.length = size;       //记录数组长度
}

第三步：实现添加元素函数

每次添加元素时，我们需要首先判断数组容量是否足够，若不够则需要申请更大的内存，然后将原数组中的元素复制到新数组中，再添加新的元素。

//添加元素的实现
void ArrayUtil::addElement(int value) {
    //如果数组已满，需要分配更大内存
    if (array.length == size) {
        int *temp = new int[array.length * 2]; //申请两倍大的内存
        //将原数组中的元素复制到新数组中
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            temp[i] = array.arr[i];
        }
        array.length *= 2;   //更新数组长度
        delete[] array.arr;  //释放原内存
        array.arr = temp;    //指向新内存
    }
    array.arr[array.length] = value;    //添加新元素
    array.length++;                     //更新数组长度
}

第四步：实现获取元素函数

获取元素时，只需要根据索引值从数组中获取对应的元素即可。

//获取元素的实现
int ArrayUtil::getElement(int index) {
    if (index >= 0 && index < array.length) {
        return array.arr[index];
    }
}

第五步：实现遍历函数

遍历整个数组时，只需要从头到尾遍历每个元素即可。

//遍历整个数组的实现
void ArrayUtil::traverse() {
    for (int i = 0; i < array.length; i++) {
        cout << array.arr[i] << " ";
    }
    cout << endl;
}

示例

下面是两个示例，演示了如何使用 ArrayUtil 类创建可变长度数组，并进行添加、遍历等操作。

示例一：基本操作

int main() {
    ArrayUtil arr(5);   //创建数组，初始长度为 5
    arr.addElement(10); //添加元素 10
    arr.addElement(20); //添加元素 20
    arr.addElement(30); //添加元素 30
    cout << arr.getElement(1) << endl; //获取第 1 个元素
    arr.traverse();     //遍历数组
    return 0;
}

输出结果：

20
10 20 30 0 0 

示例二：动态扩容

int main() {
    ArrayUtil arr(3);   //创建数组，初始长度为 3
    arr.addElement(10); //添加元素 10
    arr.addElement(20); //添加元素 20
    arr.addElement(30); //添加元素 30
    arr.addElement(40); //添加元素 40，此时数组长度将会自动扩容为原先的两倍
    arr.addElement(50); //添加元素 50
    arr.traverse();     //遍历数组
    return 0;
}

输出结果：

10 20 30 40 50 

总结

本文介绍了 C++ 中如何手动实现可变长数组，通过定义数组结构体和数组类，并实现数组增加、删除、查找和遍历等基本操作，使其具有可变长度的特点。此外，还提供了两个示例，演示了如何使用 ArrayUtil 类创建可变长度数组，并进行操作。