数据结构-数组

什么是数组?

数组是线性表的一种结构。它使用一段连续的内存空间,存储相同类型的数据

特点

数组最明显的特点:

  • 随机访问

低效的插入和删除
为了保证内存数据的连续性,插入和删除操作都需要移动插入或删除位置数据之后的数据,以保证操作后的数据具有连续性,同时也使得查找数组中的某个元素变得很高效。

高效的查找数组中某个位置的数据

//计算数组第i个数据的内存地址
a[i]_address = base_address + i * data_type_size

分析要严谨

对于一群无序的数据(数据既然无序,那么按照顺序一个一个往后挪就没有意义了,直接替换目标位置的数据到末尾即可),我们在插入时只需要将固定位置的数据换到最后即可。此时的时间复杂度为O(1)。

x插入到第3个位置.png

下面我要删除有序数组中的几个元素:
假设我们要删除某个数组中的3个元素,那我们需要挪动3次数据,每次挪动数据的时间复杂度为O(n)(这里考虑的是平均时间复杂度)。如果每次删除的时候,我们并不是立刻删除,而是将要删除的数据的位置记录下来,等到一定数量之后一起删除,那么我们在挪动数据的时候就只需要挪动1次数据。时间是原来的1/3.

  • 这也是JVM标记清除垃圾回收算法的核心。


    删除3个元素.png

为什么数组的下标是从0开始的?

我们可以从两方面开始分析:时间,空间

  • 时间
    如果从0开始,在计算第k个元素的时候计算如下:
a[k]_address = base_address + k * type_size

如果从1开始,在计算第k个元素的时候计算如下:

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

很明显,计算第k个元素,从1开始比从0开始多一步-1操作,对于cpu来说就是一次减法指令。

  • 空间
    我们都知道计算机的计数方式是二进制,那就必定存在0号位置。
    0-7(十进制)可以由000-111(二进制)表示;
    1-8(十进制)需要由001-1000(二进制表示);
    既然有000可以表示一位数,为什么不用呢?
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