线性表--数组（Array）

Posted 2023-02-14

参考技术A

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。

-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；

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)。

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。

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。

-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；

-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；

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。

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。