9.5. Слияние отсортированных массивов

Довольно много методов сортировки построено на сортировке фрагментов массивов с последующим объединением (слиянием) двух или более фрагментов в общий массив. Ниже приведена одна из реализаций объединения двух отсортированных массивов a и b, содержащих, соответственно, по ka и kb упорядоченных по возрастанию целых чисел. Чего-то особенного в алгоритме слияния нет – надо поочередно просматривать претендентов из обоих массивов и вставлять нужный из них в результирующий массив. Единственное, за чем приходится следить – не исчерпался ли тот или иной поставщик данных. Несмотря на использование в функции merge трех операторов goto, приведенный вариант представляет собой наиболее эффективную программу слияния.

#include <stdio.h>

#include <conio.h>

void merge(int *a,int ka,int *b, int kb, int *c)

{ int ja=0,jb=0,jc;

for(jc=0; jc<ka+kb; jc++)

{ if(ja==ka) goto mb;

if(jb==kb) goto ma;

if(a[ja]<b[jb]) goto ma;

mb: c[jc]=b[jb]; jb++; continue;

ma: c[jc]=a[ja]; ja++;

}

}

#define na 3

#define nb 4

void main()

{ int j,a[na]={0,2,4},b[nb]={1,3,5,7};

int c[na+nb];

for(j=0; j<na; j++) printf("%4d",a[j]);

printf("\n");

for(j=0; j<nb; j++) printf("%4d",b[j]);

printf("\n");

merge(a,na,b,nb,c);

for(j=0; j<na+nb; j++) printf("%4d",c[j]);

getch();

}

//=== Результат работы ===

0 2 4

1 3 5 7

0 1 2 3 4 5 7

9.6. Динамические массивы.

К динамическим массивам относятся массивы, память под которые выделяется работающей программе по запросам, предусмотренным программистом. Не следует путать их с локальными массивами функций, память под которые автоматически выделяется при обращении к функции и также автоматически возвращается при выходе из функции. Память, выделенная под динамические массивы, освобождается в результате вызова специальных процедур, которые должны быть предусмотрены в тексте программы.

Пусть q – указатель на одномерный массив с элементами типа type_q. Тогда запрос на выделение памяти без ее предварительной очистки выполняется с помощью функции malloc:

q=(type_q *)malloc(n_byte);

Приведение к типу данных потребовалось потому, что функция malloc возвращает указатель типа void. Аргументом функции malloc является запрашиваемое количество байт. Необходимо иметь в виду, что данные типа int в 16-битной системе программирования (например, BC 3.1 под управлением MS-DOS) занимают по 2 байта, а в 32-битной среде типа BCB – по 4 байта.

Аналогичный запрос на выделении памяти с ее предварительной очисткой выполняется с помощью функции calloc:

q=(type_q *)calloc(n_el,sizeof(type_q));

В отличие от предыдущей функции здесь уже два аргумента – количество элементов массива (n_el) и длина каждого элемента в байтах sizeof(type_q).

Прототипы обеих функций находятся в заголовочных файлах alloc.h и stdlib.h. Если по каким-то причинам память выделить не удалось, каждая из функций возвращает нулевой указатель (q==NULL).

После выделения блока памяти по malloc или calloc его можно перераспределить, изменив ранее объявленную длину:

q=(type_q)realloc(q,new_len);

Если новая длина больше предыдущей, то содержимое массива q копируется в начало нового блока памяти. Если новая длина меньше предыдущей, то в новом блоке сохраняются значения только начала старого массива. Если new_len=0, то это эквивалентно освобождению занимаемого блока памяти.

После того, как массив q будет использован и больше не понадобится, выделенную память надо возвратить с помощью функции free:

free(q);

Освобождение памяти не сбрасывает указатель q, поэтому с целью предупреждения возможных ошибок в дальнейшем его следует обнулить (операционная система Windows блокирует запись по нулевому адресу):

q=NULL; //или q=0;

Некоторое представление о работе описанных функций дает следующий пример:

#include <alloc.h>

#include <stdio.h>

#include <conio.h>

#include <string.h>

void main()

{ int j,*p,s;

char *str="abcdefghijk",*s1;

p=(int *)malloc(4000); //запрос "грязной" памяти

for(s=0,j=0; j<1000; j++) s += p[j];

printf("s=%d",s); //улика - память "грязная"

for(j=0; j<1000; j++) p[j]=j; //роспись выделенной памяти

printf("\np[500]=%d",p[500]); //выборочная проверка

free(p); //освобождение памяти

p=(int *)calloc(1000,sizeof(int)); //запрос чистой памяти

for(s=0,j=0; j<1000; j++) s += p[j];

printf("\ns=%d",s); //алиби - память чистая

free(p); //освобождение памяти

s1=(char *)calloc(20,1); //запрос памяти под строку

strcpy(s1,str); //копирование данных

printf("\ns1=%s",s1); //вывод старой строки

s1=(char*)realloc(s1,8); //перераспределение памяти

s1[5]=0x0; //признак конца новой строки

printf("\ns1=%s",s1); //вывод новой строки

getch();

}

//=== Результат работы ===

s=-2138551277

p[500]=500

s=0

s1=abcdefghijk

s1=abcde

В языке C++ появились дополнительные средства для запроса и освобождения памяти:

q = new type_q; //запрос памяти под скалярную переменную

q = new type_q[n_el]; //запрос памяти под массив из n_el элементов

delete q; //освобождение памяти из-под скаляра

delete []q; //освобождение памяти из-под массива

Динамическое выделение памяти под скалярную переменную можно совместить с ее инициализацией:

int v=new int(5); //после выделения памяти v=5

Память, выделяемую с помощью оператора new под динамические массивы, таким образом инициализировать нельзя.