数据结构之数组与字符串

一、数组

（题目与程序摘自《剑指offer》）

数组可以说是最简单的一种数据结构，它占用一块连续的内存并按照顺序存放。创建数组时我们需要知道数组的容量大小，然后根据大小分配内存。

由于不管有多少元素，数组都会为全部数据预算内存，所以空间效率不高；但是，由于数组中的内存是连续的，可以根据下标在O(1)时间读写任何元素，时间效率极高。

数组和指针是相互联系又相互关联，又有区别的两个概念。需要注意的是，使用指针访问数据库中的元素的时候，需要确保没有超出数组的边界。

例题：二维数组中的查找

void TestDemo()
{
    int matrix[][4] = {{1, 2, 8, 9}, {2, 4, 9, 12}, {4, 7, 10, 13}, {6, 8, 11, 15}};
    Test((int*)matrix, 4, 4, 7, true);
}
void Test(char* testName, int* matrix, int rows, int columns, int number, bool expected)
{
   Find(matrix, rows, columns, number);
}
bool Find(int* matrix, int rows, int columns, int number)
{
    bool found = false;

    if(matrix != NULL && rows > 0 && columns > 0)
    {
        int row = 0;
        int column = columns - 1;
        while(row < rows && column >=0)
        {
            if(matrix[row * columns + column] == number)
            {
                found = true;
                break;
            }
            else if(matrix[row * columns + column] > number)
                -- column;
            else
                ++ row;
        }
    }

    return found;
}

二、字符串

（题目与程序摘自《剑指offer》）

C/C++中每个字符串都以‘\0‘结尾，因此可以根据这个特点找见字符串的结尾，同样也会有额外的开销，所以需要注意字符串的越界问题。

为了节省内存，C/C++把常量字符串放在单独的一个内存区域。

char str1[]="hello world";
char str2[]="hello world";

char* str3="hello world";
char* str4="hello world";

str1和str2是两个字符串数组，并且是两个初始地址不同的数组，因此str1和str2的值也不相同。

str3和str4是两个指针，无须为它们分配内存以存放数据。str3和str4指向的是同一个地址。所以比较str3和str4的值得到的结果是相同的。

String str="hello";
str.ToUpper();
str.Insert(0," world");

以上虽然对str进行了操作，但是操作的结果都是在生成一个新的String实例并返回值中返回，str中的值本身不会发生变化。用String作连续修改，每一次修改都会产生一个临时对象，开销太大。因此在C#和Java中有StringBuilder，来容纳修改后的结果。

例题：替换空格

void ReplaceBlank(char string[], int length)
{
    if(string == NULL && length <= 0)
        return;

    /*originalLength 为字符串string的实际长度*/
    int originalLength = 0;
    int numberOfBlank = 0;
    int i = 0;
    while(string[i] != ‘\0‘)
    {
        ++ originalLength;

        if(string[i] == ‘ ‘)
            ++ numberOfBlank;

        ++ i;
    }

    /*newLength 为把空格替换成‘%20‘之后的长度*/
    int newLength = originalLength + numberOfBlank * 2;
    if(newLength > length)
        return;

    int indexOfOriginal = originalLength;
    int indexOfNew = newLength;
    while(indexOfOriginal >= 0 && indexOfNew > indexOfOriginal)
    {
        if(string[indexOfOriginal] == ‘ ‘)
        {
            string[indexOfNew --] = ‘0‘;
            string[indexOfNew --] = ‘2‘;
            string[indexOfNew --] = ‘%‘;
        }
        else
        {
            string[indexOfNew --] = string[indexOfOriginal];
        }

        -- indexOfOriginal;
    }
}

如果是合并两个数组时，从前往后复制需要移动多次，从后往前复制，这样就能减少移动的次数，从而提高效率。