C语言VECTOR

### C语言中 VECTOR 的使用方法 尽管标准C语言并未直接提供 `VECTOR` 这一数据结构，但可以通过自定义的方式实现类似功能。以下详细介绍如何在C语言中设计和使用动态数组（即 `VECTOR`），并结合具体代码示例说明其操作。 --- #### 1. **动态数组的设计** 动态数组的核心在于能够根据需求自动扩展或缩减容量。以下是基于引用的内容所描述的 `VECTOR` 结构[^3]： ```c #ifndef VECTOR_H #define VECTOR_H // 默认初始容量 #define DEFAULT_CAPACITY 10 // 当数组长度超过此阈值时，按一定比例扩容 #define HIGH_SIZE 1024 // 存储的数据类型（此处以字符串为例） typedef char* Element; // 定义动态数组结构 typedef struct vector_s { Element* data; // 动态数组指针 int size; // 当前有效元素数量 int capacity; // 总容量 } Vector; #endif ``` --- #### 2. **核心接口函数** ##### （1）**创建动态数组** 初始化一个空的动态数组，分配默认容量的内存。 ```c #include <stdlib.h> #include <string.h> Vector* vector_create() { Vector* v = (Vector*)malloc(sizeof(Vector)); if (!v) return NULL; v->data = (Element*)malloc(DEFAULT_CAPACITY * sizeof(Element)); if (!v->data) { free(v); return NULL; } v->size = 0; v->capacity = DEFAULT_CAPACITY; return v; } ``` ##### （2）**销毁动态数组** 释放动态数组占用的所有内存资源。 ```c void vector_destroy(Vector* v) { if (!v) return; free(v->data); free(v); } ``` ##### （3）**向末尾追加元素** 如果当前容量不足，则先进行扩容再插入新元素。 ```c static void resize(Vector* v) { if (v->size >= v->capacity) { int new_capacity = (v->capacity > HIGH_SIZE) ? v->capacity + v->capacity / 2 : v->capacity * 2; v->data = realloc(v->data, new_capacity * sizeof(Element)); if (!v->data) exit(-1); v->capacity = new_capacity; } } void vector_push_back(Vector* v, Element val) { if (!v || !val) return; resize(v); v->data[v->size++] = strdup(val); // 深拷贝字符串 } ``` ##### （4）**向前端插入元素** 前端插入需要移动已有元素，并可能触发扩容。 ```c void vector_push_front(Vector* v, Element val) { if (!v || !val) return; resize(v); for (int i = v->size; i > 0; --i) { v->data[i] = v->data[i - 1]; // 移动元素 } v->data[0] = strdup(val); // 插入新元素 v->size++; } ``` ##### （5）**在任意位置插入元素** 允许用户指定索引位置插入新元素，同样涉及扩容和位移操作。 ```c void vector_insert(Vector* v, int idx, Element val) { if (!v || !val || idx < 0 || idx > v->size) return; resize(v); for (int i = v->size; i > idx; --i) { v->data[i] = v->data[i - 1]; // 移动元素 } v->data[idx] = strdup(val); // 插入新元素 v->size++; } ``` --- #### 3. **完整的示例程序** 以下是一个综合使用的例子，演示了如何创建、插入和销毁动态数组。 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> // 上述定义省略... int main() { Vector* vec = vector_create(); if (!vec) { fprintf(stderr, "Failed to create vector.\n"); return -1; } // 添加多个元素 vector_push_back(vec, "Apple"); vector_push_back(vec, "Banana"); vector_push_front(vec, "Orange"); // 打印所有元素 printf("Elements in the vector:\n"); for (int i = 0; i < vec->size; ++i) { printf("[%d]: %s\n", i, vec->data[i]); } // 销毁动态数组 vector_destroy(vec); return 0; } ``` 运行结果： ``` Elements in the vector: [0]: Orange [1]: Apple [2]: Banana ``` --- #### 4. **注意事项** - **内存管理**：由于动态数组涉及到多次内存分配与释放，务必注意防止内存泄漏。 - **边界条件**：插入或删除时需验证索引合法性，避免越界访问引发错误。 - **性能优化**：适当调整扩容策略可减少不必要的内存浪费或频繁分配带来的开销[^3]。 --- ###