数据结构和算法:数组

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1.什么数组

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

关键词1:线性表:数组、链表、栈、队列等都是线性表结构;每个线性表上的数据最多只有前和后两个方向。

关键词2:连续的内存空间和相同类型的数据

由于数组具有上述两个限制,所以数组才具有杀手锏般的特性:“随机访问”。

数组数据的随机访问:

寻址公式:a[i]_address = base_address +i * data_type_size

数组与链表的区别:数组适合查找支持随机访问依据下标随机访问的时间复杂度为O(1);链表适合插入和删除,时间复杂度为O(1)。

2.容器是否可以替代数组?

ArrayList最大的优势是可以将数组才做的细节封装起来,比如数组插入、删除数据时需要搬移其他数据等,另外一个优势就是支持动态扩容

对于业务开发,直接使用容器就够了,但是做一些非常底层的开发,比如开发网络框架,需要将性能的优化做到极致,这时候数组就会优于容器成为首选。


3.为什么大多数编程语言中,数组要从0开始编号,而不是1?

从数组的内存模型来看,“下标”最确切的定义应该是“偏移(offset)”。若用a表示数组的首地址a[0]就是偏移为0的位置a[k]就是偏移k个type_size的位置,所以计算a[k]的地址的公式为:

a[k]_address = base_address + k * type_size

但是如果数组从1开始计数的话,寻址公式就会变成:

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

对比这两个公式可以发现,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来讲,就是多了一次减法指令


二维数组a[m][n]的内存寻址公式:

a[i][j]_address =base_address + ( i * n + j ) * type_size


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