动态数组的奇思妙想

2024-01-07 03:46:18

朋友们，今天我们来探讨一个激动人心的主题：动态数组！说到动态，通常是指容量可以自动调整的数据结构。而我们的数组，虽然是一群紧密相依的好伙伴，但它们的容量却有些僵化。但别担心，聪明的程序员们已经想出了妙招，让数组也能随心所欲地调整大小。

我们先来看看动态数组的优点。首先，它可以根据需要动态调整大小，既能避免空间浪费，又能防止因容量不足而无法添加元素。其次，动态数组通常比固定容量的数组性能更好，因为不需要频繁重新分配内存。

要实现动态数组，有两种常见的策略：链表和可扩展数组。链表将元素存储在连接的节点中，每个节点都包含数据和指向下一个节点的指针。当添加或删除元素时，只需调整指针即可。可扩展数组则使用连续的内存块，并在需要时扩大或缩小块的大小。

动态数组在现实世界中有广泛的应用。比如，当我们在网站上输入搜索内容时，系统会使用动态数组来存储搜索建议。随着我们输入字符，动态数组会自动调整大小，添加或删除建议。

代码示例：

链表实现：

class Node:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.next = None

class LinkedList:
    def __init__(self):
        self.head = None

    def add(self, data):
        new_node = Node(data)
        if self.head is None:
            self.head = new_node
        else:
            current = self.head
            while current.next is not None:
                current = current.next
            current.next = new_node

    def remove(self, data):
        if self.head is None:
            return
        elif self.head.data == data:
            self.head = self.head.next
        else:
            current = self.head
            while current.next is not None:
                if current.next.data == data:
                    current.next = current.next.next
                    return
                current = current.next

可扩展数组实现：

class ExpandableArray:
    def __init__(self):
        self.array = [None] * 10
        self.size = 0

    def add(self, data):
        if self.size == len(self.array):
            self.expand()
        self.array[self.size] = data
        self.size += 1

    def remove(self, data):
        for i in range(self.size):
            if self.array[i] == data:
                for j in range(i, self.size - 1):
                    self.array[j] = self.array[j + 1]
                self.size -= 1
                return

    def expand(self):
        new_array = [None] * (len(self.array) * 2)
        for i in range(self.size):
            new_array[i] = self.array[i]
        self.array = new_array