python入门到精通理解python中的内存·类型本质·以及连续储存以及顺链表的概念

Posted 2022-12-02 大数据小禅

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• • • • 内存·本质·连续储存：

这一个章节将会讲到的是，关于python中的内存问题，这个问题很容易被忽视，但却是作为python底层实现必不可少的一个环节，本篇文章将带你彻底了解python内存与类型的本质。

内存·本质·连续储存：

现在有一串整形数字，整形是基本的数据类型，要保存这串数字，你可能想到的是产生一个列表啊他们存进去，但是现在要把你所学的高级数据类型（元组，字典，列表）全部抛弃掉，只记住整型，浮点型，字符串。现在考虑的是如何把一个整形的储存，要研究的是他存的时候到底是一个什么概念，这里就要引入内存的概念。

内存是跟cpu搭钩的，内存的基本单位是一个字节的，而一个字节是8位的。

现在比如说有一个数字100，那么内存cpu到底是在哪里去找100这个数字呢？下图所示，是一个连续的存储单元跟存储空间，假如说100现在是存储到那空间中，那么你是不是需要告诉计算机要从哪个位置把这个数字给取出来？那么现在，给那片连续的空间标出一个位置（0X01…这里比如100放进了0X03这个位置），那么这个时候再要去照这个数字的时候，只需要告诉计算机0X03这个位置，之后计算机把这个位置的数据取出去，这个东西是跟硬件有关系的，也就是说计算机中的内存是这样连续的存储空间（如下图），而连续的存储空间呢他是由单元组成的，那么基本的单元是什么呢？就代表的是图中的字节（那一列八个空格那里），他把一个字节作为一个标识，（一个字节8位）一个字节的8位整体会作为一个地址标识，那么我们告诉计算机去OXO1找的时候（举例），计算机能够直接去找到这个OXO1所标识的这个存储空间，一下子它能读出8位来。也就是说，计算机在进行标识的时候，他是按照一定的存储单元进行标识的，那在存数据的时候也就需要有多个存储单元来放到一起了。

如果有一个整型，那么这个整形要占多少位呢？那么现在就有一个类型的概念，之前学变量直接就给你引出了变量有（整形，浮点型，字符串类型），那么这类型到底是什么概念，他的本质是什么东西呢？他就决定了，如果有一个整型数据，那么我在内存当中到底要申请多少个存储单元来把这个数给存起来，这是我们需要解决的问题。那么，如果是一个整型的话，他要在内存中占多少个存储单元呢，对于32位机器来说的话，整型是要存4个字节的，也就是说它要占4个单元。比如现在有个 int a=1（0000 00001）,你现在看起来他是一个整数，那么在内存中他是要把1转成二进制存起来的，我们看到的一个1，在计算机内部其实是占了4个存储单元（如下图演示）。一个字符占一个字节，类型不同占的内存单元不同，这就是内存的本质之一，不同的类型，在计算机中占了不同的位置。如果说存的时候你告诉计算机，你存的是一个整型，那么它取出来的时候就是一个整型1，而如果你告诉计算机他是4个字符的话，那么取出来的数就不是整型了，而是4个字符，4*char。所以说第二点就是，计算机在拿到它的时候怎么去对待他的问题。

为什么要说到这个东西呢？因为计算机中所有高级的数据结构，都是由这些基本 的数据类型组成的，那么基础的数据类型又会涉及到内存，即这些数据要怎么存？

往下走，那里有五个整型，那么计算机要怎么保存他？以int=1,2,3举例，如果现在要把这三个存储起来，下面一个方块对应图中4 个字节，如果这三个数字是没有联系的，那么就按照上面的储存，但是现在这上方块是存在某种联系的，那现在就把三个整数给连续存放起来的话，找的时候可不可以方便去找，现在用列表装起来li=[1,2,3]。

这列表中的三个数字会有一个起始的数字，假设这个起始的数字是1，如果现在要去找这集合中的第三位置的元素是谁，那可以直接通过第一个位置的偏移直接找到第三位置的数字。第一个找第二儿个其实为位置的时候就往后偏4个位置去找。也就是说通过依次计算就可以定位到你要找的数字。如果我们采用连续储存的方式去储存数据的话，那么我们要去索引的时候那就会变得很简单。如果分开去放的话，那么这上数字就没有联系了，找的会也就会变得困难。

所以，在引入的第一组数据，相同类型的时候怎么去存储，最直观，最基本的，我们就按照顺序紧靠在一次，那么对于这种存储形式去存储数据的话，我们就把他叫做顺序表，顺序表就是把数据按照顺序存放，而且展示出来像表格的形式，所以叫做顺序表。上面就是顺序表以及他对应到内存中的形式，结构如下入所示。