03 数组：为什么很多编程语言中数组都从0开始编号？

Posted 2021-05-20 晓灬风

学习了王争老师《数据结构与算法之美》数组一节，做下笔记

03 数组：为什么很多编程语言中数组都从0开始编号？

一、什么是数组？

数组（Array）是一种线性表数据结构。它用一组连续的内存空间，来存储一组具有相同类型的数据。

1.线性表：线性表就是数据排成一条线一样的结构。每个线性表上的数据最多只有前和后两个方向。除了数组，链表、队列、栈等也是线性表结构。

2.非线性表：比如二叉树、堆、图等。之所以叫非线性，是因为，在非线性表中，数据之间并不是简单的前后关系。

二、容器能否完全替代数组？

1.容器的好处

• 可以将很多数组操作的细节封装起来
• 如数组插入、删除数据时需要搬移其他数据等
• 支持动态扩容
• 数组本身在定义的时候需要预先指定大小，因为需要分配连续的内存空间。
• 如果使用 ArrayList，则不需要关心底层的扩容逻辑，ArrayList已经帮我们实现好了，每次存储空间不够的时候，它都会将空间自动扩容为1.5倍大小
• 但因为扩容操作涉及内存申请和数据搬移，是比较耗时的，如果事先能确定需要存储的数据大小，最好在创建 ArrayList 的时候事先指定数据大小

2.更适合数组的场景

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；4

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) 书写直观，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。

三、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 开始呢？

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。

四、小结

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。