一步一步写算法（之线性结构的处理）

原文:一步一步写算法（之线性结构的处理）

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    我们知道，在内存中的空间都是连续的。也就是说，0x00000001下面的地址必然是0x00000002。所以，空间上是不会出现地址的突变的。那什么数据结构类型是连续内部空间呢，其实就是数组，当然也可以是堆。数组有很多优势，它可以在一段连续空间内保存相同类型的数据，并且对这些数据进行管理。所以从这个意义上说，掌握了数组才能说明你数据结构入门了。

    那么，在实际开发中，我们对线性结构应该注意些什么呢？我个人的观点：

    （1）数组的资源是有限的，必须确定资源的范围

    （2）数组中资源的申请和释放必须一一对应，否则很容易造成资源泄漏的现象

    （3）数组中的注意事项同样应用于堆分配的连续内存资源空间中

    下面是自己设计的一个int分配的小程序，大家可以一起尝试一下：

    a）设计内存节点的数据形式

typedef struct _DATA_NODE
{
	int* pData;
	char* pFlag;
	int num;
}DATA_NODE;

#define STATUS int
#define TRUE 1
#define FALSE 0

   
b）创建内存节点

DATA_NODE* malloc_node(int number)
{
	DATA_NODE* pDataNode = NULL;
	if(0 == number)
		return NULL;

	pDataNode = (DATA_NODE*) malloc(sizeof(DATA_NODE));
	assert(NULL != pDataNode);
	memset(pDataNode, 0, sizeof(DATA_NODE));

	pDataNode->pData = (int*)malloc(sizeof(int) * number);
	if(NULL == pDataNode->pData){
		free(pDataNode);
		return NULL;
	}

	pDataNode->pFlag = (char*) malloc( (number + 7) >> 3);
	if(NULL == pDataNode->pFlag){
		free(pDataNode->pData);
		free(pDataNode);
		return NULL;
	}

	memset(pDataNode->pData, 0, sizeof(int) * number);
	memset(pDataNode->pFlag, 0, (number + 7) >> 3);
	pDataNode->num = number;
	return pDataNode;
}

   
c） 删除内存节点

STATUS free_node(const DATA_NODE* pDataNode)
{
	if(NULL == pDataNode)
		return FALSE;

	assert(NULL != pDataNode ->pData);
	assert(NULL != pDataNode-> pFlag);
	assert(0 != pDataNode);

	free(pDataNode->pFlag);
	free(pDataNode->pData);
	free((void*)pDataNode);
	return TRUE;
}

    d）判断当前是否还有内存可以分配

int check_if_data_exist(const DATA_NODE* pDataNode)
{
	int number = pDataNode->num;
	char* pFlag = pDataNode->pFlag;
	unsigned char flag = 0;
	int loop = 1;

	while(loop <= number){
		flag = pFlag[(loop + 7) >> 3 - 1] & (0x1 << ((loop + 7) % 8));
		if(0 != flag){
			return loop;
		}

		loop ++;
	}

	return -1;
}

   
e） 分配内存空间

int* alloca_data(const DATA_NODE* pDataNode)
{
	int* pData = NULL;
	int pos;
	if(NULL == pDataNode)
		return NULL;

	if(-1 == (pos = check_if_data_exist(pDataNode)))
		return NULL;

	pDataNode->pFlag[(pos + 7) >> 3 - 1] |= 0x1 << ((pos + 7)% 8);
	return pDataNode->pData + (pos - 1);
}

   
f）回收内存空间

STATUS free_data(const DATA_NODE* pDataNode, const int* pData)
{
	int pos = 0;
	if(NULL == pDataNode || NULL == pData)
		return FALSE;

	if(pData < pDataNode->pData || pData > (pDataNode->pData + pDataNode->num))
		return FALSE;

	pos = (pData - pDataNode->pData) >> 3;
	pDataNode->pFlag[(pos + 7) -1]  &= ~(0x1 << ((pos + 7) % 8));
	return TRUE;
}

   
g）统计当前已经分配了多少DWORD空间

int count_free_space(const DATA_NODE* pDataNode)
{
	int count = 0;
	int loop = 1;
	char flag = 0;
	if(NULL == pDataNode)
		return 0;

	for(; loop <= pDataNode->num; loop++)
	{
		flag = pDataNode->pFlag[(loop + 7) >> 3 - 1] & (0x1 << ((loop + 7) % 8));
		if(0 == flag){
			count ++;
		}
	}

	return count;
}

   上面的代码只是一个示范，大家可以在这个基础之上加以改进，比如说：

    （1）修改成可以自由分配很多内存，注意需要同时修改flag的结构类型

    （2）修改成先到先得的内存分配类型

    （3）修改成最合适空间的内存分配类型

    （4）修改成debug类型的内存分配形式，每次分配和释放的时候都检查内存是否越界、是否没有成对运行，注意需要添加对应的判断函数

【预告： 下面一篇博客介绍队列线性表】