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Co-authored-by: krahets <krahets@163.com>

ja/codes/cpp/chapter_array_and_linkedlist/array.cpp

@@ -0,0 +1,113 @@
+/**
+ * File: array.cpp
+ * Created Time: 2022-11-25
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.hpp"
+
+/* 要素への乱数アクセス */
+int randomAccess(int *nums, int size) {
+    // [0, size)の範囲で乱数を選択
+    int randomIndex = rand() % size;
+    // 乱数要素を取得して返却
+    int randomNum = nums[randomIndex];
+    return randomNum;
+}
+
+/* 配列長の拡張 */
+int *extend(int *nums, int size, int enlarge) {
+    // 拡張された長さの配列を初期化
+    int *res = new int[size + enlarge];
+    // 元の配列の全要素を新しい配列にコピー
+    for (int i = 0; i < size; i++) {
+        res[i] = nums[i];
+    }
+    // メモリを解放
+    delete[] nums;
+    // 拡張後の新しい配列を返却
+    return res;
+}
+
+/* `index`に要素numを挿入 */
+void insert(int *nums, int size, int num, int index) {
+    // `index`より後のすべての要素を1つ後ろに移動
+    for (int i = size - 1; i > index; i--) {
+        nums[i] = nums[i - 1];
+    }
+    // indexの位置にnumを代入
+    nums[index] = num;
+}
+
+/* `index`の要素を削除 */
+void remove(int *nums, int size, int index) {
+    // `index`より後のすべての要素を1つ前に移動
+    for (int i = index; i < size - 1; i++) {
+        nums[i] = nums[i + 1];
+    }
+}
+
+/* 配列の走査 */
+void traverse(int *nums, int size) {
+    int count = 0;
+    // インデックスによる配列の走査
+    for (int i = 0; i < size; i++) {
+        count += nums[i];
+    }
+}
+
+/* 配列内の指定要素を検索 */
+int find(int *nums, int size, int target) {
+    for (int i = 0; i < size; i++) {
+        if (nums[i] == target)
+            return i;
+    }
+    return -1;
+}
+
+/* ドライバーコード */
+int main() {
+    /* 配列を初期化 */
+    int size = 5;
+    int *arr = new int[size];
+    cout << "Array arr = ";
+    printArray(arr, size);
+
+    int *nums = new int[size]{1, 3, 2, 5, 4};
+    cout << "Array nums = ";
+    printArray(nums, size);
+
+    /* 乱数アクセス */
+    int randomNum = randomAccess(nums, size);
+    cout << "Get a random element from nums = " << randomNum << endl;
+
+    /* 長さの拡張 */
+    int enlarge = 3;
+    nums = extend(nums, size, enlarge);
+    size += enlarge;
+    cout << "Extend the array length to 8, resulting in nums = ";
+    printArray(nums, size);
+
+    /* 要素の挿入 */
+    insert(nums, size, 6, 3);
+    cout << "Insert the number 6 at index 3, resulting in nums = ";
+    printArray(nums, size);
+
+    /* 要素の削除 */
+    remove(nums, size, 2);
+    cout << "Remove the element at index 2, resulting in nums = ";
+    printArray(nums, size);
+
+    /* 配列の走査 */
+    traverse(nums, size);
+
+    /* 要素の検索 */
+    int index = find(nums, size, 3);
+    cout << "Find element 3 in nums, index = " << index << endl;
+
+    // メモリを解放
+    delete[] arr;
+    delete[] nums;
+
+    return 0;
+}

ja/codes/cpp/chapter_array_and_linkedlist/linked_list.cpp

@@ -0,0 +1,89 @@
+/**
+ * File: linked_list.cpp
+ * Created Time: 2022-11-25
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.hpp"
+
+/* 連結リストのノードn0の後にノードPを挿入 */
+void insert(ListNode *n0, ListNode *P) {
+    ListNode *n1 = n0->next;
+    P->next = n1;
+    n0->next = P;
+}
+
+/* 連結リストのノードn0の後の最初のノードを削除 */
+void remove(ListNode *n0) {
+    if (n0->next == nullptr)
+        return;
+    // n0 -> P -> n1
+    ListNode *P = n0->next;
+    ListNode *n1 = P->next;
+    n0->next = n1;
+    // メモリを解放
+    delete P;
+}
+
+/* 連結リストの`index`番目のノードにアクセス */
+ListNode *access(ListNode *head, int index) {
+    for (int i = 0; i < index; i++) {
+        if (head == nullptr)
+            return nullptr;
+        head = head->next;
+    }
+    return head;
+}
+
+/* 連結リストで値がtargetの最初のノードを検索 */
+int find(ListNode *head, int target) {
+    int index = 0;
+    while (head != nullptr) {
+        if (head->val == target)
+            return index;
+        head = head->next;
+        index++;
+    }
+    return -1;
+}
+
+/* ドライバーコード */
+int main() {
+    /* 連結リストを初期化 */
+    // 各ノードを初期化
+    ListNode *n0 = new ListNode(1);
+    ListNode *n1 = new ListNode(3);
+    ListNode *n2 = new ListNode(2);
+    ListNode *n3 = new ListNode(5);
+    ListNode *n4 = new ListNode(4);
+    // ノード間の参照を構築
+    n0->next = n1;
+    n1->next = n2;
+    n2->next = n3;
+    n3->next = n4;
+    cout << "The initialized linked list is" << endl;
+    printLinkedList(n0);
+
+    /* ノードを挿入 */
+    insert(n0, new ListNode(0));
+    cout << "Linked list after inserting the node is" << endl;
+    printLinkedList(n0);
+
+    /* ノードを削除 */
+    remove(n0);
+    cout << "Linked list after removing the node is" << endl;
+    printLinkedList(n0);
+
+    /* ノードにアクセス */
+    ListNode *node = access(n0, 3);
+    cout << "The value of the node at index 3 in the linked list = " << node->val << endl;
+
+    /* ノードを検索 */
+    int index = find(n0, 2);
+    cout << "The index of the node with value 2 in the linked list = " << index << endl;
+
+    // メモリを解放
+    freeMemoryLinkedList(n0);
+
+    return 0;
+}

ja/codes/cpp/chapter_array_and_linkedlist/list.cpp

@@ -0,0 +1,72 @@
+/**
+ * File: list.cpp
+ * Created Time: 2022-11-25
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.hpp"
+
+/* ドライバーコード */
+int main() {
+    /* リストを初期化 */
+    vector<int> nums = {1, 3, 2, 5, 4};
+    cout << "List nums = ";
+    printVector(nums);
+
+    /* 要素にアクセス */
+    int num = nums[1];
+    cout << "Access the element at index 1, obtained num = " << num << endl;
+
+    /* 要素を更新 */
+    nums[1] = 0;
+    cout << "Update the element at index 1 to 0, resulting in nums = ";
+    printVector(nums);
+
+    /* リストをクリア */
+    nums.clear();
+    cout << "After clearing the list, nums = ";
+    printVector(nums);
+
+    /* 末尾に要素を追加 */
+    nums.push_back(1);
+    nums.push_back(3);
+    nums.push_back(2);
+    nums.push_back(5);
+    nums.push_back(4);
+    cout << "After adding elements, nums = ";
+    printVector(nums);
+
+    /* 中間に要素を挿入 */
+    nums.insert(nums.begin() + 3, 6);
+    cout << "Insert the number 6 at index 3, resulting in nums = ";
+    printVector(nums);
+
+    /* 要素を削除 */
+    nums.erase(nums.begin() + 3);
+    cout << "Remove the element at index 3, resulting in nums = ";
+    printVector(nums);
+
+    /* インデックスによるリストの走査 */
+    int count = 0;
+    for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
+        count += nums[i];
+    }
+    /* リスト要素の走査 */
+    count = 0;
+    for (int x : nums) {
+        count += x;
+    }
+
+    /* 2つのリストを連結 */
+    vector<int> nums1 = {6, 8, 7, 10, 9};
+    nums.insert(nums.end(), nums1.begin(), nums1.end());
+    cout << "Concatenate list nums1 to nums, resulting in nums = ";
+    printVector(nums);
+
+    /* リストをソート */
+    sort(nums.begin(), nums.end());
+    cout << "After sorting the list, nums = ";
+    printVector(nums);
+
+    return 0;
+}

ja/codes/cpp/chapter_array_and_linkedlist/my_list.cpp

@@ -0,0 +1,171 @@
+/**
+ * File: my_list.cpp
+ * Created Time: 2022-11-25
+ * Author: krahets (krahets@163.com)
+ */
+
+#include "../utils/common.hpp"
+
+/* リストクラス */
+class MyList {
+  private:
+    int *arr;             // 配列（リスト要素を格納）
+    int arrCapacity = 10; // リストの容量
+    int arrSize = 0;      // リストの長さ（現在の要素数）
+    int extendRatio = 2;   // リスト拡張時の倍率
+
+  public:
+    /* コンストラクタ */
+    MyList() {
+        arr = new int[arrCapacity];
+    }
+
+    /* デストラクタ */
+    ~MyList() {
+        delete[] arr;
+    }
+
+    /* リストの長さを取得（現在の要素数）*/
+    int size() {
+        return arrSize;
+    }
+
+    /* リストの容量を取得 */
+    int capacity() {
+        return arrCapacity;
+    }
+
+    /* 要素にアクセス */
+    int get(int index) {
+        // インデックスが範囲外の場合、例外をスロー（以下同様）
+        if (index < 0 || index >= size())
+            throw out_of_range("Index out of bounds");
+        return arr[index];
+    }
+
+    /* 要素を更新 */
+    void set(int index, int num) {
+        if (index < 0 || index >= size())
+            throw out_of_range("Index out of bounds");
+        arr[index] = num;
+    }
+
+    /* 末尾に要素を追加 */
+    void add(int num) {
+        // 要素数が容量を超えた場合、拡張メカニズムをトリガー
+        if (size() == capacity())
+            extendCapacity();
+        arr[size()] = num;
+        // 要素数を更新
+        arrSize++;
+    }
+
+    /* 中間に要素を挿入 */
+    void insert(int index, int num) {
+        if (index < 0 || index >= size())
+            throw out_of_range("Index out of bounds");
+        // 要素数が容量を超えた場合、拡張メカニズムをトリガー
+        if (size() == capacity())
+            extendCapacity();
+        // `index`より後のすべての要素を1つ後ろに移動
+        for (int j = size() - 1; j >= index; j--) {
+            arr[j + 1] = arr[j];
+        }
+        arr[index] = num;
+        // 要素数を更新
+        arrSize++;
+    }
+
+    /* 要素を削除 */
+    int remove(int index) {
+        if (index < 0 || index >= size())
+            throw out_of_range("Index out of bounds");
+        int num = arr[index];
+        // `index`より後のすべての要素を1つ前に移動
+        for (int j = index; j < size() - 1; j++) {
+            arr[j] = arr[j + 1];
+        }
+        // 要素数を更新
+        arrSize--;
+        // 削除された要素を返却
+        return num;
+    }
+
+    /* リストを拡張 */
+    void extendCapacity() {
+        // 元の配列のextendRatio倍の長さで新しい配列を作成
+        int newCapacity = capacity() * extendRatio;
+        int *tmp = arr;
+        arr = new int[newCapacity];
+        // 元の配列のすべての要素を新しい配列にコピー
+        for (int i = 0; i < size(); i++) {
+            arr[i] = tmp[i];
+        }
+        // メモリを解放
+        delete[] tmp;
+        arrCapacity = newCapacity;
+    }
+
+    /* リストをVectorに変換して印刷用に使用 */
+    vector<int> toVector() {
+        // 有効な長さ範囲内の要素のみを変換
+        vector<int> vec(size());
+        for (int i = 0; i < size(); i++) {
+            vec[i] = arr[i];
+        }
+        return vec;
+    }
+};
+
+/* ドライバーコード */
+int main() {
+    /* リストを初期化 */
+    MyList *nums = new MyList();
+    /* 末尾に要素を追加 */
+    nums->add(1);
+    nums->add(3);
+    nums->add(2);
+    nums->add(5);
+    nums->add(4);
+    cout << "List nums = ";
+    vector<int> vec = nums->toVector();
+    printVector(vec);
+    cout << "Capacity = " << nums->capacity() << ", length = " << nums->size() << endl;
+
+    /* 中間に要素を挿入 */
+    nums->insert(3, 6);
+    cout << "Insert the number 6 at index 3, resulting in nums = ";
+    vec = nums->toVector();
+    printVector(vec);
+
+    /* 要素を削除 */
+    nums->remove(3);
+    cout << "Remove the element at index 3, resulting in nums = ";
+    vec = nums->toVector();
+    printVector(vec);
+
+    /* 要素にアクセス */
+    int num = nums->get(1);
+    cout << "Access the element at index 1, obtained num = " << num << endl;
+
+    /* 要素を更新 */
+    nums->set(1, 0);
+    cout << "Update the element at index 1 to 0, resulting in nums = ";
+    vec = nums->toVector();
+    printVector(vec);
+
+    /* 拡張メカニズムをテスト */
+    for (int i = 0; i < 10; i++) {
+        // i = 5の時、リストの長さがリストの容量を超え、この時点で拡張メカニズムがトリガーされる
+        nums->add(i);
+    }
+    cout << "After extending, list nums = ";
+    vec = nums->toVector();
+    printVector(vec);
+    cout << "Capacity = " << nums->capacity() << ", length = " << nums->size() << endl;
+
+    // メモリを解放
+    delete nums;
+
+    return 0;
+}