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数据结构数组的详细介绍

08-03 09:50 299浏览
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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(Linear List)就是数据排成像一条线一样的结构。每个线性表上的数据最多只有两个方向。除了数组,链表、队列、栈也是线性表结构。

与线性表对立的是非线性表,比如二叉树、堆、图等。之所以叫非线性,是因为,在非线性表中,数据之间并不是简单的前后关系。

连续的内存空间和相同的数据类型:

数据根据下标随机访问的时间复杂度为 O(1)

数据的插入和删除很低效:

如果删除数组末尾的数据,最好情况时间复杂度为 O(1)

如果删除开头的数据,则最坏情况时间复杂度为 O(n)

平均情况时间复杂度也为 O(n)。

如果数组是排好序的,时间复杂度如上;如果不是排好序的,可以用下面的办法:

假设数组 a[10] 中存储了如下 5 个元素:a,b,c,d,e。

我们现在需要将元素 x 插入到第 3 个位置。我们只需要将 c 放入到 a[5],将 a[2] 赋值为 x 即可。最后,数组中的元素如下: a,b,x,d,e,c。

使用这种技巧:在特定的场景下,在第K个位置插入一个元素的时间复杂度就会降为O(1)

什么情况下使用数据?

Java ArrayList 无法存储基本类型,比如int、long,需要封装未Integer、Long类,而Autoboxing、Unboxing则有一定的性能消耗;所以如果特别关注性能,或者希望使用基本类型,就可以选择数据。

如果数据大小事先已知,并且对数据的操作非常简单,用不到ArrayList提供的大部分方法,也可以直接使用数组。

当表示多维数组时,用数组往往会更加直观,比如 Object[][] array;而容器的话需要这样定义:ArrayListarray。

为什么大多数编程语言中,数组要从0开始编号,而不是1开始呢?

从数组的存储模型上来看,“下标”最确切的定义应该是“偏移量(offset)”。

如果用a代表数组的首地址,a[0]就是偏移量为0的位置,也就是首地址,a[k]就表示偏移量k个 type_size 的位置,所以计算 a[k] 的内存地址只需要用这个公式:

a[k]_address = base_address + k * type_size

但是,如果数组从 1 开始计数,那我们计算数组元素 a[k] 的内存地址就会变为:

a[k]_address = base_address + (k-1)*type_size

如果从 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CPU来说就是多了一次减法指令。

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