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。