• 数据结构与算法之美-数组


    什么是数组

    数组(Array)是一种线性表数据结构。它用一组连续的内存空间,来存储一组具有相同类型的数据。

    线性表

    线性表就是数据排成像一条线一样的结构。

    常见的线性表结构:数组,链表、队列、栈等。

    非线性表有:二叉树、图、堆等。

    连续的内存空间和相同类型的数据

    优点:两限制使得具有随机访问的特性

    缺点:删除,插入数据效率低

    数组怎么根据下标随机访问的

    通过寻址公式,计算出该元素存储的内存地址:

    a[i]_address = base_address + i * data_type_size

    为何数组插入和删除低效

    插入

    若有一元素想往int[n]的第k个位置插入数据,需要在k-n的位置往后移。

    最好情况时间复杂度 O(1),最坏情况复杂度为O(n),平均复杂度为O(n)

    如果数组中的数据不是有序的,也就是无规律的情况下,可以直接把第k个位置上的数据移到最后

    然后将插入的数据直接放在第k个位置上,这样时间复杂度就将为 O(1)了。

    删除

    与插入类似,为了保持内存的连续性。

    最好情况时间复杂度 O(1)、最坏情况复杂度为O(n)、平均复杂度为O(n)

    提高删除效率的方法

    将多次删除操作中集中在一起执行,可以先记录已经删除的数据,但是不进行数据迁移,而仅仅是记录。

    当发现没有更多空间存储时,再执行真正的删除操作。这也是 JVM 标记清除垃圾回收算法的核心思想。

    数组访问越界问题

    C语言中的数据越界是一种未决行为,一般比较难发现的逻辑错误。相比之下,Java会有越界检查。


    用数组还是容器

    二者的特点

    数组先指定了空间大小

    容器如ArrayList可以动态扩容。

    使用数组的情形

    1.希望存储基本类型数据,可以用数组

    2.事先知道数据大小,并且操作简单,可以用数组

    3.直观表示多维,可以用数组

    4.业务开发,使用容器足够,开发框架,追求性能,首先数组。


    为什么数组要从 0 开始编号

    由于数组是通过寻址公式,计算出该元素存储的内存地址:

    a[i]_address = base_address + i * data_type_size

    如果数组是从 1 开始计数,那么就会变成:

    a[i]_address = base_address + (i-1)* data_type_size

    对于CPU来说,多了一次减法的指令。

    当然,还有一定的历史原因。

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