C语言中动态数组的时间互补性

如何解决C语言中动态数组的时间互补性

当我们考虑Java或python（列表）中的动态数组时，附加元素的平均时间复杂度为 O（1），而最差的时间复杂度为 O（n）。假设我们正在尝试附加'm'个元素，那么每次达到最大数组大小时，我们都会将大小加倍，然后复制所有需要2m + m = 3m的元素，因此O（m）会附加m个元素（摊销）。

问题：考虑使用C语言，在这里，要拥有一个动态数组，我们需要一个指针指向大小为m的数组的开头。现在，如果指针达到最大大小，则可以使用realloc（）增加大小，然后使用realloc（）将指针指向新创建的数组的第一个位置。因此，我们不会再次复制所有元素，而只是移动指针以指向具有增加的大小的新创建的数组。那么这将如何影响时间复杂度？

取自here

的C示例代码

enter code here
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
int *ptr,i,n1,n2;
printf("Enter size: ");
scanf("%d",&n1);

ptr = (int*) malloc(n1 * sizeof(int));

printf("Addresses of previously allocated memory: ");
for(i = 0; i < n1; ++i)
     printf("%u\n",ptr + i);

printf("\nEnter the new size: ");
scanf("%d",&n2);

// rellocating the memory
ptr = realloc(ptr,n2 * sizeof(int));

printf("Addresses of newly allocated memory: ");
for(i = 0; i < n2; ++i)
     printf("%u\n",ptr + i);

free(ptr);

return 0;

}

Enter size: 2
Addresses of previously allocated memory:26855472
26855476
Enter the new size: 4
Addresses of newly allocated memory:26855472
26855476
26855480
26855484

解决方法

我不确定您要做什么，但是我认为您想在代码中的某个地方使用

tmp = realloc(my_array,new size);
if(!tmp) {
//errors
}
my_array = tmp

代替

new_array = malloc(array new size);
if(!new_array){
//errors
}
copy_array(my_array,new_array); //by a for loop or stuff like that
free(my_array);
my_array = new_array;

实际上，两者是完全相同的，而realloc只是将其表达为malloc然后进行复制（也可能更快，更优化）的更具表现力的版本。

realloc的工作方式如下：

• 如果可能，请增大/减小当前为指针分配的区域的大小，并返回该区域。
• 如果没有（我们要扩展的区域前面已经分配了空间），请在RAM中找到其他位置并分配在那里，然后将旧区域复制到新区域中并返回指向新区域的指针。
li>
• 如果找不到位置，则返回null

因此，如果在重新分配时仍使用技巧将大小加倍，则总体复杂度不会改变。它将摊销常数，最坏的情况是线性的。 如果您不使用技巧，例如在每次插入时重新分配，则复杂性将是最差情况的线性，平均线性和最佳情况的常数。

编辑： realloc并不意味着降低复杂性，但可以提高性能，因为如果可能的话，它不会复制元素。请注意，不同的编译器和所选择的源可能有所不同。 使用realloc的另一个很好的理由是，您打算做什么要更加清楚。 最后，不要像myptr = realloc(myptr)那样重新分配指向自身的指针，因为重新分配仍然会失败并返回null，并且在覆盖myptr之前不会释放它，这可能导致内存泄漏。