基础1丨数组

数组

  • 优点:支持随机访问,适合查找操作
  • 劣势:是插入和删除,平均复杂度为O(n);
  • 数组越界问题

假如插入一个新的数组,需要将数组复制然后将新数组的位置进行赋值

数组是线性表的一种,连续的内存空间 数据类型相同,而且只有前和后两个方向,其他的线性表还有 链表 栈 数组 队列

ETC

为什么数组下标从0开始而不是从1开始?

数组的插入和查找实际上就是下标位置的偏移,New_address=base_address+n*address

如果下标从0开始的话公式就要改成

New_address=base_address+(n-1)*address

这样一来,cpu就要出做一个减法的操作;不过多半还是按照以前的习惯继承下来,C/JAVA 亦如此,但也不是全部 比如python下标还有附属的

从数组存储的内存模型上来看,“下标”最确切的定义应该是“偏移(offset)”。前面也讲到,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]就表示偏移 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对比两个公式,我们不难发现,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 来说,就是多了一次减法指令。数组作为非常基础的数据结构,通过下标随机访问数组元素又是其非常基础的编程操作,效率的优化就要尽可能做到极致。所以为了减少一次减法操作,数组选择了从 0 开始编号,而不是从 1 开始。

不过我认为,上面解释得再多其实都算不上压倒性的证明,说数组起始编号非 0 开始不可。所以我觉得最主要的原因可能是历史原因。C 语言设计者用 0 开始计数数组下标,之后的 Java、JavaScript 等高级语言都效仿了 C 语言,或者说,为了在一定程度上减少 C 语言程序员学习 Java 的学习成本,因此继续沿用了从 0 开始计数的习惯。实际上,很多语言中数组也并不是从 0 开始计数的,比如 Matlab。甚至还有一些语言支持负数下标,比如 Python

老师内容总结:

我们今天学习了数组。它可以说是最基础、最简单的数据结构了。数组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,但插入、删除操作也因此变得比较低效,平均情况时间复杂度为 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合适。


Github笔记:https://github.com/saber/algorithm/blob/master/notes/%E6%95%B0%E7%BB%84%26%E9%93%BE%E8%A1%A8.md

发布者

王药酒

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