动态数组：深入探索线性表结构中的优化方案

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2023-10-27 07:08:29

动态数组的原理与优势

动态数组是一种特殊的数组结构，它可以根据需要动态地调整其大小。这使得它能够高效地处理大规模数据，而无需预先分配固定大小的内存空间。

动态数组的原理很简单：它使用一个底层数组来存储数据，并在需要时动态地调整这个底层数组的大小。当需要添加或删除元素时，动态数组会自动调整底层数组的大小，以容纳新的元素或释放被删除元素所占用的空间。

动态数组具有以下几个优势：

内存利用率高： 动态数组可以根据需要动态地调整其大小，因此它可以有效地利用内存空间，避免浪费。
插入和删除操作高效： 动态数组的插入和删除操作都非常高效，因为不需要移动其他元素来腾出或填补空间。
易于实现： 动态数组的实现相对简单，因为它只需要一个底层数组和一些简单的操作来管理底层数组的大小。

动态数组的实现

动态数组的实现有多种方式，最常见的方式是使用一个指针来指向底层数组。当需要添加或删除元素时，动态数组会调整底层数组的大小，并更新指针指向新分配的底层数组。

以下是用C++实现的动态数组类：

class DynamicArray {
private:
    int* data; // 指向底层数组的指针
    int size; // 动态数组的当前大小
    int capacity; // 动态数组的最大容量

public:
    DynamicArray() {
        data = new int[10]; // 初始容量为10
        size = 0;
        capacity = 10;
    }

    void add(int element) {
        if (size == capacity) {
            // 如果动态数组已满，则扩大容量
            capacity *= 2;
            int* new_data = new int[capacity];
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                new_data[i] = data[i];
            }
            delete[] data;
            data = new_data;
        }

        data[size++] = element;
    }

    void remove(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw std::out_of_range("Index out of range");
        }

        for (int i = index; i < size - 1; i++) {
            data[i] = data[i + 1];
        }
        size--;
    }

    int get(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw std::out_of_range("Index out of range");
        }

        return data[index];
    }

    int getSize() {
        return size;
    }

    int getCapacity() {
        return capacity;
    }
};