• 二、数据结构算法-数组、链表、跳表


    一、Array

    1、创建语法

    语言 语法
    Java C++ int a[100]
    Python list=[]
    JavaScript let s = [1,2,3]

    2、数据结构

    每当我们去申请创建一个数组时,计算机会在内存上开辟一段连续的地址,每一个地址都可以通过内存管理器直接进行访问。

    3、时间复杂度

    操作 时间复杂度
    prepend O(1)
    append O(1)
    lookup O(1)
    insert O(n)
    delete O(n)

    优点:支持随机访问且访问每一个元素的时间复杂度相同都为 O(1)
    缺点:插入一个元素时需要移动其他元素来为其腾出位置;同理可得,删除操作也需要挪动补齐;
    如果插入到数组尾部的时候复杂度为 O(1),当然插入到头部时就需要移动整个数组,综合来说其操作复杂度都为 O(n),所以对于频繁插入、删除来说数组并不高效。

    4、源码实现

    Java 源码分析(ArrayList)

    二、Linked List

    1、数据结构

    Java中LinkedList的结构部分的实现源码

      /**
       * Class to represent an entry in the list. Holds a single element.
       */
       private static final class Entry<T>{
        /** The element in the list. */
        T data;
    
       /** The next list entry, null if this is last. */
        Entry<T> next;
    
       /** The previous list entry, null if this is first. */
        Entry<T> previous;
    
        /**
          * Construct an entry.
          * @param data the list element
          */
         Entry(T data){
           this.data = data;
         }
       } // class Entry
    

    2、时间复杂度

    操作 时间复杂度
    prepend O(1)
    append O(1)
    lookup O(n)
    insert O(1)
    delete O(1)

    增加结点

    删除结点

    优点:我们看到在增删结点时我们并没有像数组一样引起群移操作,正是因为这样所以链表的增加、移动、修改的效率是极高的,时间复杂度为 O(1)
    缺点:也正是因为链表的数据结构,我们在访问链表中任意一个结点都需要从头结点或者尾节点(双向链表)一步一步向后(向前)挪动查找需要的结点,访问头结点尾节点时间复杂度为 O(1),其他结点综合来说为 O(n)

    3、源码实现

    Java 源码分析(LinkedList)

    三、Skip List (跳表)

    跳表平时接触较少,在工程中主要让大家熟知的是 Redis 里面进行了运用,跳表的出现是为了解决 Linked List 随机访问(lookup)的效率。

    1、给链表增加索引

    索引1
    索引2
    跳表通过应用升维空间换时间的思想来优化链表的查找速度

    2、时间复杂度

    时间复杂度

    四、总结

    • 没有完美的数据结构
    • 数组的优势是随机访问效率高,但因其增删效率较低;
    • 链表的出现来弥补数组的缺点,链表虽然增删效率高,但其不支持随机访问(只能通过遍历的方式访问结点);
    • 正是因为如此才会有跳表的出现,通过空间换时间的思想增加索引来提高链表的访问效率,但其空间复杂度提高,若增删频繁维护成本较高;
    • 数据结构里没有银弹,应该根据业务场景来寻找最优的数据结构

    参考:极客大学-算法训练营-数组、链表、跳表 课程

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