线性表的顺序存储结构--数组(Array)
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。也就是说用一段地址连续的存储单元依次存储线性表的数据。
特性:
-存储空间的起始位置;
-线性表的最大存储容量;
-线性表的当前长度;
地址计算方法:
由于计算机会给每个存储单元分配一个地址,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,它会首先通过寻址公式,计算出该元素存储的内存地址:
a[i]_address = base_address +i * data_type_size
故数组适合查找操作,但是朝赵的时间复杂度并不为O(1)。即便是排好序的数组,用二分查找,时间复杂度也是O(logn)。所以,正确的表述应该是,数组支持随机访问的时间复杂度为O(1)。
插入操作思路:
1.如果插入位置不合理,抛出异常;
2.如果线性表长度大于等于数组长度,则抛出异常或动态增加容量;
3.从最后一个元素开始向前遍历到第i个位置,分别将他们都向后移动一个位置;
4.将要插入元素填入位置i处;
5.表长加1。
删除操作思路:
1.如果删除位置不合理,抛出异常;
2.取出删除元素;
3.从删除元素位置开始遍历到最后一个元素位置,分别将他们都向前移动一个位置;
4.表长减1。
数组的优点:
-无须为了表示表中元素之间的逻辑关系而增加额外的存储空间;
-可以快速地存取表中任一位置的元素;
数组的缺点:
-插入和删除操作需要移动大量元素;
-当线性表长度变化较大时,难以确定存储空间的容量;
-造成存储空间的"碎片";
-数组需要一块连续的内存空间来存储,对内存要求比较高,当内存中没有连续的、足够大的存储空间是,即便内存的剩余总空间大于所需空间,仍然会申请失败;
数组与容器的选择:
1.Java ArrayList 无法存储基本类型,比如 int、long,需要封装为 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,就可以选用数组。
2.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。
3.还有一个是我个人的喜好,当要表示多维数组时,用数组往往会更加直观。比如 Object[][]array;而用容器的话则需要这样定义:ArrayList array。
为什么大多数编程语言中,数组要从0开始编号而不是从1开始的?
从数组存储的内存模型上来看,如果用a来表示数组的首地址,a[0]就是偏移为0的位置,也就是首地址,a[k]就表示便宜k个type_size的位置,所以计算a[k]的内存地址只需要用
a[k]_address = base_address + k * type_size
但是如果数组从1开始计数,name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
对比两个公式,从1开始编号,每次随机访问数组元素都多了一次剪发运算,对于CPU来说,就是多了一次减法指令。为了使效率的优化做到机制,所以为了减少一次减法操作,而选择从0开始编号。