一步一步写算法（之线性结构的处理）

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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】