【考研C語言編程題】數組元素批量插入實現（含圖示+三部曲拆解）

一、題目要求

編寫C語言程序，實現將數組b的所有元素批量插入到數組a的指定位置（位置從0開始計數）。要求嚴格遵循“騰出空間→插入元素→更新長度”的操作三部曲，且需滿足以下條件：

1. 數組a采用動態內存分配（支持長度動態擴展）；
2. 需處理插入位置越界、內存分配失敗等異常情況；
3. 禁止使用函數聲明，直接通過函數調用實現邏輯，主函數放在代碼最后；
4. 插入后需打印原數組、待插入數組及插入結果，清晰展示過程。

二、插入過程圖示模擬

以“原數組a = [1, 3, 5, 7]，待插入數組b = [2, 4]，插入位置pos = 1”為例，三步曲流程如下：

1. 初始狀態

• 原數組a（長度4）：[1] [3] [5] [7]
• 待插入數組b（長度2）：[2] [4]
• 插入位置pos=1：表示插入到a[1]（元素3）之前

2. 第一步：騰出空間（擴容+元素后移）

• 擴容：原數組長度4 + 待插入長度2 = 新長度6，通過realloc擴展a的內存空間；
• 元素后移：從a的末尾元素（a[3]=7）開始，將pos=1及之后的元素（3、5、7）向后移動lenB=2位，避免被覆蓋。
  后移后a的狀態：[1] [ ] [ ] [3] [5] [7]（空位置用于存放b的元素）

3. 第二步：插入元素

將b的元素依次填入a騰出的空位置（從pos=1開始）：
插入后a的狀態：[1] [2] [4] [3] [5] [7]

4. 第三步：更新長度

將原數組a的長度從4更新為6，完成插入。

三、完整代碼實現

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>  // 包含動態內存操作函數（malloc、realloc、free）// 數組插入核心函數（直接定義，不單獨聲明）
int* insertArray(int* a, int* lenA, int* b, int lenB, int pos) {// 先做參數合法性校驗（避免異常操作）if (pos < 0 || pos > *lenA) {  // 插入位置不能小于0或大于原數組長度printf("錯誤：插入位置不合法！\n");return NULL;}if (lenB == 0) {  // 待插入數組無元素，無需操作printf("提示：待插入數組為空，無需插入！\n");return a;}// 第一步：騰出空間（擴容+元素后移）int newLen = *lenA + lenB;  // 計算插入后的新長度// 擴容：用realloc擴展數組a的內存，返回新地址（原地址可能失效）int* newA = (int*)realloc(a, newLen * sizeof(int));if (newA == NULL) {  // 內存分配失敗（如內存不足）printf("錯誤：內存分配失敗，無法擴容！\n");return NULL;}// 元素后移：從原數組末尾向前遍歷，避免覆蓋數據for (int i = *lenA - 1; i >= pos; i--) {newA[i + lenB] = newA[i];  // 每個元素后移lenB位}// 第二步：插入元素（將b的元素填入騰出的空間）for (int i = 0; i < lenB; i++) {newA[pos + i] = b[i];  // 從pos位置開始依次插入b的元素}// 第三步：更新長度（將新長度通過指針傳出）*lenA = newLen;return newA;  // 返回插入后的新數組地址
}// 打印數組的輔助函數（用于展示數組內容）
void printArray(int* arr, int len, char* name) {printf("%s（長度%d）：", name, len);for (int i = 0; i < len; i++) {printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");
}// 主函數（放在最后，邏輯更清晰）
int main() {// 1. 初始化原數組a（動態內存分配）int lenA = 4;  // 原數組a的初始長度int* a = (int*)malloc(lenA * sizeof(int));if (a == NULL) {  // 檢查內存分配是否成功printf("錯誤：原數組初始化失敗！\n");return 1;}// 給原數組a賦值：[1, 3, 5, 7]a[0] = 1;a[1] = 3;a[2] = 5;a[3] = 7;// 2. 初始化待插入數組b（靜態數組，無需動態分配）int b[] = {2, 4};  // 待插入的元素int lenB = sizeof(b) / sizeof(b[0]);  // 計算b的長度（2）int insertPos = 1;  // 插入位置（插入到a[1]之前）// 3. 打印插入前的數組printf("=== 插入前 ===\n");printArray(a, lenA, "原數組a");printArray(b, lenB, "待插入數組b");printf("插入位置：pos = %d\n\n", insertPos);// 4. 調用插入函數，執行插入操作a = insertArray(a, &lenA, b, lenB, insertPos);if (a == NULL) {  // 檢查插入是否成功free(a);  // 失敗時釋放已分配的內存，避免泄漏return 1;}// 5. 打印插入后的結果printf("=== 插入后 ===\n");printArray(a, lenA, "結果數組a");// 6. 釋放動態內存（避免內存泄漏，必須執行）free(a);a = NULL;  // 避免野指針return 0;
}

四、代碼說明與考點分析

1. 核心邏輯拆解

• 騰出空間：通過realloc實現動態擴容，解決靜態數組長度固定的問題；元素從后向前移動，是避免數據覆蓋的關鍵（若從前往后移動，a[1]會先被覆蓋，后續元素無法正確遷移）。
• 插入元素：通過循環將b的元素依次填入a的空位置，索引關系為newA[pos+i] = b[i]（i從0到lenB-1）。
• 更新長度：通過指針lenA將新長度傳出（因為函數參數是值傳遞，需用指針才能修改外部變量）。

2. 考研高頻考點

• 動態內存管理：malloc初始化數組、realloc擴容、free釋放內存，需理解“動態內存的生命周期由程序員控制”，避免內存泄漏和野指針。
• 數組操作邊界：插入位置的合法性校驗（0 ≤ pos ≤ lenA），是代碼健壯性的重要體現，考研編程題常考“異常情況處理”。
• 函數參數傳遞：通過指針傳遞數組長度，實現“函數修改外部變量”，需區分“值傳遞”和“地址傳遞”的差異。

五、運行結果

編譯運行代碼后，輸出如下（與圖示流程完全一致）：

=== 插入前 ===
原數組a（長度4）：1 3 5 7 
待插入數組b（長度2）：2 4 
插入位置：pos = 1=== 插入后 ===
結果數組a（長度6）：1 2 4 3 5 7 

六、擴展思考（考研復試常問）

1. 若需支持float或char類型的數組插入，代碼需如何修改？（提示：將int替換為對應類型，或使用宏定義實現泛型）
2. 多次插入時，頻繁調用realloc會影響效率，如何優化？（提示：預先分配更大的內存空間，減少擴容次數）
3. 若要實現“批量刪除數組元素”，思路與插入有何異同？（提示：刪除需先前移元素，再通過realloc縮小內存，最后更新長度）