数组
注：该博客大量参考（抄袭）了极客时间上王争老师的《算法和数据结构之美》课程的课程文稿，侵删
1. 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
数组支持随机访问。然而对数组进行删除、插入确实非常低效的，为了保证连续性，就需要做大量的数据搬移工作
1.1 数组是如何实现根据下标随机访问数组元素的？
计算机会给每一个内存单位分配一个地址，计算机通过地址来访问内存中的数据。当计算机需要随机访问数组中的某个元素时，它会根据寻址公式，计算出该元素存储的内存地址：
address_i = address_0 + i * typeSize
以一段代码来说明
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[10];
System.out.println(arr);
}
// output
// [I@77459877
[代表数组，I代表int类型，@分隔符，后面内存地址，也就是说array是一种引用类型，它记录着起始地址(base_address/address_0)、数据类型（int 4个byte），也就是说 data_type_size是4个字节，通过下标访问时，通过算出对应的地址，就可以访问内存中的数据了
根据随机访问的特点，数组这种结构适合大量查找的业务场景
「数组支持随机访问，根据下标随机访问的时间复杂度为O(1)」
1.2 低效的“插入”和“删除”
-
「插入」
-
有序数组：
假设一个数组的长度是n，现在需要将一个数据插入到数组中的第k个位置，为了把第k个位置腾出来，需要把后面的k~n都往后移一位。在最好的情况下，即插入到最后一个位置，时间复杂度是O(1)。在最坏的情况下，插入第一个位置，O(n)。平均情况下，(1+2+...n)/n = O(n)
-
无序数组
在这种情况下，数组知识被当做一个存储数据的集合。直接将第k位的数据搬移到数组元素的最后，然后把新的元素放在第k个位置，O(1)
-
-
「删除」
跟插入数据类似，如果要删除第k个位置的数据，为了内存的连续性，也需要搬移数据，不然中间就会出现空洞，内存就不连续了
时间复杂度和插入的时候分析一样，但是在某些特殊场景下，我们并不一定非得追求数组中数据的连续性。可以将多次删除操作集中在一起执行
记录下已经删除的数据，每次删除操作并不是真正地搬移数据，只是记录数据已经被删除。当数组没有空间存储数据时，再触发执行一次真正的删除操作，这样就大大减少了删除操作导致的数据搬移。
1. 3 容器能否完全替代数组
ArrayList相较于Array，有以下优势
- 可以将很多数组的操作细节封装起来，比如数组的插入、删除数据时需要搬移其他数据等
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[]{1, 2, 3, 4, 5};
System.out.println(Arrays.toString(arr));
insert(2, 10, arr);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
static void insert(int idx, int elem, int[] arr) {
arr[idx] = elem;
}
// output
// [1, 2, 3, 4, 5]
// [1, 2, 10, 4, 5]
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
System.out.println(arrayList.toString());
arrayList.add(2, 10);
System.out.println(arrayList.toString());
}
// output
// [1, 2, 3, 4, 5]
// [1, 2, 10, 3, 4, 5]
- 支持动态扩容，每次存储空间不够的时候，他都会将空间自动扩容为1.5倍大小
但是扩容操作涉及内存申请和数据搬移，是比较耗时的，所以，如果实现能确定需要存储的数据大小，最好在创建ArrayList的时候事先指定数据大小
1.4 为什么大多数编程语言中，数组要从0开始，而不是从1开始？
因为“下标”最确切的定义是“偏移（offset）”。从0开始，计算第i个元素的内存地址只需要用以下公式
如果从1开始，计算公式就变为了
可以看到，从1开始编号，每次随机访问数组元素都多了一次减法运算，对于CPU来说，就是多了一次减法指令
1.5 总结
数组是用一块连续的内存空间，来存储相同类型的一组数据，最大的特点就是支持随机访问。但是插入、删除操作也因此变得低效，平均时间复杂度为O(n)。在平时的业务开发中，我们可以直接使用编程语言提供的容器类，但是，如果是特别底层的开发，直接使用数组可能会更加合适
