C语言多维数组数据结构的实现详解

2024-04-02 19:55

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数据结构之多维数组

定义结构体


typedef struct {

	ElemType* base;//数组元素基址（数组基址）
	int dim;//数组维数
	int* bounds;//数组维界基址（存放各位长度信息）
	int* constants;//数组映象函数常量基址
}Array;

各基本操作函数原型说明

（1）创建数组


//若函数参数合法，则构建数组A
Status InitArray(Array* A, int dim, ...);

（2）销毁数组


//销毁数组
Status DestroyArray(Array* A);

（3）数组的定位


//获取元素位置（数组定位）
Status LocateArray(Array A, va_list ap, int* offset);

（4）数组元素的赋值


//A为n维数组，e为元素变量,随后是n个下标值
//若下标不超界，则将e的值赋给所指定的A的元素（赋值）
Status SetArray(Array* A, ElemType e, ...);

（5）获取数组元素


//A为n维数组，e为元素变量,随后是n个下标值
//若下标不超界，则将e赋值为所指定的A的元素（获取）
Status GetValue(ElemType* e, Array A, ...);

各基本操作的具体实现

（1）创建数组函数实现


//创建多维数组
Status InitArray(Array* A, int dim, ...) {
	if (dim <1 || dim>MAX_ARRAY_DIM) return ERROR;//参数不合法
	A->dim = dim;
	A->bounds = (int*)malloc(sizeof(int) * dim);
	if (!A->bounds) return OVERFLOW;//分配内存失败
	//若各维长度合法，则存入A.bounds，并求出A的元素总数elemtotal
	int elemtotal = 1;
	va_list ap;
	va_start(ap, dim);
	for (int i = 0; i < dim; ++i) {
		A->bounds[i] = va_arg(ap, int);
		if (A->bounds[i] < 0)return UNDERFLOW;
		elemtotal *= A->bounds[i];
	}
	va_end(ap);
	//为数组分配内存空间内
	A->base = (ElemType*)malloc(sizeof(ElemType) * elemtotal);
	if (!A->base) return OVERFLOW;//分配内存失败
	//求映像函数Ci,并存入A.constants[i-1],i = 1,...,dim;
	A->constants = (int*)malloc(sizeof(int) * dim);
	if (!A->constants) return OVERFLOW;//分配内存失败
	A->constants[dim - 1] = 1;
	for (int i = dim - 2; i >= 0; --i) {
		A->constants[i] = A->bounds[i + 1] * A->constants[i + 1];
	} 
	return OK;
}

（2）销毁数组函数实现


//销毁数组
Status DestroyArray(Array* A) {
	if (!A->base) return ERROR;
	free(A->base);
	A->base = NULL;
	if (!A->bounds) return ERROR;
	free(A->bounds);
	A->bounds = NULL;
	if (!A->constants) return ERROR;
	free(A->constants);
	A->constants = NULL;
	return OK;
}

（3）数组定位函数实现


//数组的定位
Status LocateArray(Array A, va_list ap, int* offset) {
	int i, instand;
	//若ap指示的元素下标合理，则求出元素相对位置，返回到offset
	*offset = 0;
	for (i = 0; i < A.dim; i++) {
		instand = va_arg(ap, int);
		if (instand < 0 || instand > A.bounds[i]) {
		//	printf("instand = %d,定位失败\n",instand);//调试代码
			return ERROR;
		}
		*offset += A.constants[i] * instand;
	}
	return  OK;
}

（4）数组元素赋值函数实现


//数组赋值
Status SetArray(Array *A, ElemType e, ...) {
	va_list ap;
	int offset;
	va_start(ap, e);
	if (LocateArray(*A, ap, &offset) == ERROR) return ERROR;
	va_end(ap); 
	*(A->base + offset) = e;
	return OK;
}

（5）取出数组元素函数实现


//获取数组元素的值，并用E返回
Status GetValue(ElemType* e, Array A, ...) {
	va_list ap;
	int offset;
	va_start(ap, A);
	if (LocateArray(A, ap, &offset) == ERROR) return ERROR;
	va_end(ap);
	*e = *(A.base + offset);
	return OK;
}