C语言：数组的增删查改2.0

.ZGR.2025-10-10 13:09

引言

在之前的数组增删查改1.0项目中，我仅仅简单的封装了各函数，并通过"老土"且麻烦的方式，即通过每次注释代码，来调整想要实现的功能。该方法用户交互性差且不直观，而且不能实现功能的一起实现。因此，改进方法实现更高效，用户交互性更强的数组增删查改项目。

一、代码整体结构

本文实现的动态数组包含以下核心功能：

  • 初始化数组并赋予初始值
  • 向末尾添加元素
  • 按下标插入元素（支持自动扩容）
  • 按下标删除元素
  • 按值删除元素
  • 按下标 / 值查找元素
  • 修改指定元素
  • 交互式菜单操作

代码采用模块化设计，将不同功能封装为独立函数，主函数负责流程控制和用户交互。

二、代码逻辑及分析

1、头文件和宏定义

复制代码 
#include <stdio.h>   // 提供输入输出函数（printf/scanf）
#include <stdlib.h>  // 提供动态内存分配函数（malloc/realloc/free）


#define len 100  // 初始容量的宏定义

功能说明：

  • stdio.h 用于用户交互（输入输出提示信息）。
  • stdlib.h 是动态数组的核心依赖，提供内存分配（malloc）、扩容（realloc）和释放（free）函数。
  • 宏 len 定义数组初始容量，方便后续功能实现。

2. 添加元素功能

（1）向末尾添加元素

复制代码 
// 添加单个元素到末尾
void add(int e, int arr[], int s) {
    arr[s] = e;
}
实现思路：
  • 参数 e 为待添加元素，arr 为目标数组，s 为当前元素个数。
  • 直接通过 arr[s] = e 赋值。
用户界面：

（2）按下标插入元素（支持自动扩容）

复制代码 
// 按照下标添加单个元素
void addByIndex(int *arr, int *size, int *capacity) {
    int index, newNum;
    printf("请输入要插入的下标：");
    scanf("%d", &index);
    printf("请输入要插入的元素：");
    scanf("%d", &newNum);

    // 检查下标合法性
    if (index < 0 || index > *size) {
        printf("下标不合法！\n");
        return;
    }

    // 检查是否需要扩容
    if (*size == *capacity - 1) {
        *capacity *= 2;  // 容量翻倍
        int *newarr = (int *)realloc(arr, *capacity * sizeof(int));
        if (newarr == NULL) {  // 检查内存分配是否成功
            printf("内存分配失败，扩容失败\n");
            return;
        }
        arr = newarr;  // 更新数组指针
        printf("数组扩容成功，新容量：%d\n", *capacity);
    }

    // 元素后移，为新元素腾出位置
    for (int i = *size; i > index; i--) {
        arr[i] = arr[i - 1];
    }
    arr[index] = newNum;  // 插入新元素
    (*size)++;            // 更新元素个数
}
实现思路：
  1. 输入与合法性检查 ：接收用户输入的下标和元素，检查下标是否在 [0, size] 范围内（size 位置即末尾插入）。
  2. 自动扩容 ：当元素个数接近容量上限（size == capacity - 1）时，将容量翻倍，通过 realloc 重新分配内存，并更新数组指针。
  3. 元素后移：从最后一个元素开始，依次将元素向后移动 1 位，为新元素腾出位置。
  4. 插入与更新 ：在目标下标插入新元素，元素总数 size 加 1。
关键要点：
  • 扩容策略：容量翻倍（避免频繁扩容）。
用户界面：

3. 删除元素功能

（1）按下标删除元素

复制代码 
// 根据下标删除元素
int removeElement(int index, int arr[], int s) {
    if (index < 0 || index >= s) {
        printf("输入的下标不在合理范围内\n");
        return 0;
    }
    int oldVal = arr[index];
    for (int i = index; i < s - 1; i++) {
        arr[i] = arr[i + 1];
    }
    arr[s - 1] = 0;
    return oldVal;
}
实现思路：
  1. 合法性检查 ：确保下标在 [0, size-1] 范围内。
  2. 保存被删除值：记录目标下标元素，用于返回结果。
  3. 元素前移：从删除位置开始，用后一个元素覆盖当前元素，直到倒数第二个元素。
  4. 清空残留值：最后一个元素置 0。
用户界面：

（2）按值删除元素

复制代码 
// 根据元素值删除
int deleteByElement(int arr[], int *size) {
    printf("请输入删除的元素值：");
    int deletedVal;
    scanf("%d", &deletedVal);

    int position = -1;
    for (int i = 0; i < *size; i++) {
        if (arr[i] == deletedVal) {
            position = i;
            break;
        }
    }

    if (position != -1) {
        int deleted = arr[position];
        for (int i = position; i < *size - 1; i++) {
            arr[i] = arr[i + 1];
        }
        (*size)--;
        printf("删除成功，被删除的元素是：%d\n", deleted);
        return deleted;
    } else {
        printf("未找到该元素，删除失败\n");
        return -1;
    }
}
实现思路：（仅删除第一个匹配项）
  1. 查找目标位置：遍历数组，找到第一个与目标值匹配的元素下标。
  2. 执行删除 ：若找到，复用 "按下标删除" 的逻辑（元素前移），更新元素总数 size。
  3. 结果反馈：返回被删除元素或提示未找到。
用户界面：

4. 查找与修改功能

（1）按值查找元素

复制代码 
// 根据元素值查找
void searchElement(int arr[], int size) {
    printf("请输入查找的元素：");
    int find;
    scanf("%d", &find);

    int position = -1;
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        if (arr[i] == find) {
            position = i;
            break;
        }
    }

    if (position != -1) {
        printf("已查找到元素%d，位于下标%d\n", find, position);
    } else {
        printf("未查找到元素%d\n", find);
    }
}
实现思路：遍历数组匹配目标值，记录第一个匹配项的下标并输出结果。
用户界面：

（2）修改元素

复制代码 
// 修改元素
void reviseElement(int arr[], int size) {
    printf("请输入要修改的元素：");
    int rev;
    scanf("%d", &rev);

    int revpos = -1;
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        if (arr[i] == rev) {
            revpos = i;
            break;
        }
    }

    if (revpos != -1) {
        printf("已找到元素%d，请输入修改后的元素：", rev);
        int newrev;
        scanf("%d", &newrev);
        arr[revpos] = newrev;
        printf("修改成功\n");
    } else {
        printf("未找到元素%d，无法修改\n", rev);
    }
}
实现思路：先查找目标值的下标，找到后直接通过下标赋值修改。
用户界面：

5. 主函数：初始化与交互逻辑

复制代码 
int main() {
    int size = 8;           // 初始元素个数
    int capacity = len;      // 数组容量（动态管理，初始为len=100）
    int *arr = (int *)malloc(capacity * sizeof(int));  // 动态分配数组

    // 初始化数组内容
    int initArr[] = {1, 4, 5, 6, 9, 8, 2，3};
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        arr[i] = initArr[i];
    }

    while (1) {
        printf("\n功能列表：\n");
        printf("1. 添加单个元素到末尾 -> 101\n");
        printf("2. 根据下标增加元素 -> 102\n");
        printf("3. 根据下标删除单个元素 -> 201\n");
        printf("4. 根据元素值删除 -> 202\n");
        printf("5. 根据下标查找单个元素 -> 301\n");
        printf("6. 根据元素值查找 -> 302\n");
        printf("7. 修改元素 -> 401\n");
        printf("8. 结束程序 -> 999\n");
        printf("请输入功能编号：");

        int id = 0;
        scanf("%d", &id);

        // 功能分支处理

	while (1) {
		printf("\n功能列表：\n");
		printf("1. 添加单个元素到末尾 -> 101\n");
		printf("2. 根据下标增加元素 -> 102\n");
		printf("3. 根据下标删除单个元素 -> 201\n");
		printf("4. 根据元素值删除 -> 202\n");
		printf("5. 根据下标查找单个元素 -> 301\n");
		printf("6. 根据元素值查找 -> 302\n");
		printf("7. 修改元素 -> 401\n");
		printf("8. 结束程序 -> 999\n");
		printf("请输入功能编号：");

		int id = 0;
		scanf("%d", &id);

		if (id == 101) {
			int num = 0;
			printf("请输入一个整数：");
			scanf("%d", &num);
			if (size < capacity) {  // 容量足够时直接添加到末尾
				add(num, arr, size);
				size++;
			} else {
				printf("数组已满，需扩容后添加（可使用"根据下标增加元素"功能）\n");
			}
		} else if (id == 102) {
			addByIndex(arr, &size, &capacity);  // 传递容量变量的地址
		} else if (id == 201) {
			int index = 0;
			printf("请输入要删除的下标：");
			scanf("%d", &index);
			int deleted = removeElement(index, arr, size);
			if (index >= 0 && index < size) {
				printf("被删除的元素是：%d\n", deleted);
				size--;
			}
		} else if (id == 202) {
			deleteByElement(arr, &size);
		} else if (id == 301) {
			int index;
			printf("请输入要查找的下标：");
			scanf("%d", &index);
			if (index >= 0 && index < size) {
				printf("下标%d对应的元素是：%d\n", index, arr[index]);
			} else {
				printf("下标不合法\n");
			}
		} else if (id == 302) {
			searchElement(arr, size);
		} else if (id == 401) {
			reviseElement(arr, size);
		} else if (id == 999) {
			free(arr);  // 释放动态内存
			exit(0);    // 正常退出程序
		} else {
			printf("输入不合法，请重新输入！\n");
		}


        // 打印当前数组状态
        printf("现有的元素：");
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            printf("%d ", arr[i]);
        }
        printf("\n当前元素总数：%d，数组容量：%d\n", size, capacity);
    }

    free(arr);
    return 0;
}

实现思路：

  1. 初始化 ：通过 malloc 动态分配初始内存（容量为 len=100），用预设数组 initArr 初始化前 8个元素。
  2. 交互循环 ：通过 while(1) 实现死循环菜单，用户输入功能编号后执行对应函数，操作后即时打印数组状态（元素、个数、容量）。
  3. 内存释放 ：程序退出前用 free(arr)释放动态内存，避免内存泄漏。

关键要点：

  • 初始状态：size=8（元素个数）与 capacity=100（容量）分离，体现动态数组 "逻辑长度" 与 "实际长度" 的区别。
  • 边界控制：所有操作均检查下标或容量合法性，避免越界访问。

用户界面：

三、核心设计思路总结

  1. 动态内存管理 ：通过 malloc 分配初始内存，realloc 实现扩容，free 释放内存，解决静态数组容量固定的问题。
  2. 容量与大小分离 ：capacity(实际容量)和 size（逻辑元素个数）独立管理，扩容仅改变 capacity，不影响元素数据。
  3. 元素移动策略：插入时 "后移" 腾位置，删除时 "前移" 覆盖，方向相反但均避免数据覆盖。
  4. 用户交互友好：通过菜单循环和即时状态打印，提升操作直观性。

四、项目受阻：

关键错误分析：

如上，在写代码过程中，编译遇到如图报错，一开始以为是define格式出现问题，后经过查资料，发现定义并未出错。后再仔细检查搜索反思，发现关键错误原因在于#define len 100 是宏定义（预处理时会被替换为常量 100），而 addByIndex(arr, &size, &len); 中传递 &len 是非法的 ------ 常量没有 "地址"，编译器会报 "lvalue required as unary '&' operand" （需要左值作为 & 操作数）。

解决方式：

  1. 定义变量**capacity** 管理数组容量，初始值为宏 len（即 100）。
  2. 修改 addByIndex 的参数，将 int *len 改为 int *capacity，传递 capacity 的地址以支持动态扩容。
  3. 调整数组分配、扩容、容量判断的逻辑，统一使用 capacity 变量。
  4. 同时，让capacity(实际容量)和 size（逻辑元素个数）独立管理，扩容仅改变 capacity，不影响元素数据，实现容量与大小分离

五、注意事项

  1. 内存泄漏风险 ：动态分配的内存必须用 free 释放，否则会导致内存泄漏。
  2. 扩容指针同步 ：addByIndex 中 arr = newarr 仅更新函数内指针，若 realloc 返回新地址，主函数指针可能未同步(AI分析指导)，AI提到可通过二级指针优化。
  3. 边界检查 ：所有涉及下标的操作必须验证范围，避免越界访问（如 removeElement 中的 index >= s 检查）。
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