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高效能模板動態陣列:結合鏈表與陣列優勢的資料結構實作

     編輯:關於C++

在處理大量資料時,傳統陣列因記憶體連續配置限制難以動態擴展,而鏈表雖然靈活但隨機存取效率低落。本文介紹一種創新的模板動態陣列實作,巧妙融合雙向鏈表與分塊陣列的優點,實現高速隨機索引與彈性記憶體管理的雙重優勢。

核心架構設計

此動態陣列的核心在於將資料分塊儲存於鏈表節點中。每個節點包含一個指向緩衝區的指標(C 版使用 void*,C++ 版採用模板),緩衝區大小於初始化時指定。例如設定區塊大小為 10,當資料量達 51-60 筆時,鏈表將包含 6 個節點。這種設計避免了大塊連續記憶體配置的困難,同時保持資料區塊的局部性。

動態陣列結構示意圖
圖一:動態陣列結構示意圖

關鍵介面規格 (C++ 版)

  • Add(T newElement):新增單筆資料,回傳索引編號
  • AddBatch(T* pElement, int count):批次新增資料,回傳成功與否
  • Copy(CSArray& src):複製另一個動態陣列的資料(需相同資料型別)
  • GetAt(int index):取得指定索引的資料值
  • GetPtAt(int index):取得指定索引資料的指標(直接存取,需謹慎使用)
  • GetSize():取得目前資料容量
  • SetAt(int index, T& newElement):修改指定索引的資料
  • InsertAt(int index, T newElement):插入資料(涉及大量資料遷移,不建議頻繁使用)
  • RemoveAt(int index):刪除指定索引資料(同樣涉及資料遷移)
  • RemoveAll():清空所有資料
  • SetSize(int size):設定容量(僅允許擴大)

效能特點

透過分塊儲存與鏈表連結,此結構在記憶體利用率與存取速度間取得平衡。隨機索引時透過區塊跳躍式搜尋,大幅優於傳統鏈表的線性遍歷。程式碼提供 C 與 C++ 兩個版本,採開放授權可自由使用、修改、傳播。

原始碼下載

  • C 語言版(模擬 C++ 模板與物件導向):fteb_array.zip
  • C++ 語言版:sarray.zip
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