一些对于数组的记录与思考

Posted 2021-02-06 leoncumt

　　数组是一段存放着相同数据类型的连续内存空间，这大概是最早接触到的第一种数据结构了。

　　以前老是说数组查找某一个元素很高效，在做删除和插入的操作确实很慢的。为什么呢，首先我理解的是申请一段数组空间时，是系统为我们分配内存，我们并不知道其中某一个与元素的地址是什么，但是可以通过寻址公式:(a[i]_address = first_address + i * type_of_size）快速计算出所查找的元素地址，至于怎么访问，当然是通过指针咯。数组查找某一元素的时间复杂度是O(1)，插入和删除的最好时间复杂度也是O（1），最坏时间复杂度是O(n) 。因为可能插入的位置刚好在第一个或者最后一个，平均时间复杂度却是O（n）,因为每插入一个元素，为了保持内存空间的连续性，插入元素后面的数据都要进行一次数据迁移的操作，如果数组的空间满了，则要进行扩容，插入到没个位置的概率是一样的，所以T（n）= O(n) = (1+2+3+.......+n/n)=（n+n（n-1）/2）/n = （n + 1）/2 = O(n)。

　　数组的插入和删除都是低效的，那有没有什么办法优化一下呢？答案是有的，这也是我近期学习过程中了解到的，在这里记录一下：

　　插入：插入操作时对于一组有序的数据，每插入一个数据则要进行后面的数据迁移。但对于无序的数据，在并不关系数据顺序的情况下，可以进行插入数据的替换。比如说初始化这样一个数组char * arr[7] = “apple”,这个数组并未存满，在数组的第三个位置插入字母o，则可以将a[2] = ‘o’,a[5] = ‘p’，这样时间复杂度就变成了O（1），但只限于这种无序的数组。

　　删除：还是这个例子char * arr[6] = “apple”,想要删除前三个字母，可以先将这三个字母删除，却不进行数据迁移的操作，直到数组中的空间满了之后，再进行一次数据的迁移，这样就减少了数据迁移的操作。

　　使用数组要小心，谨防数组越界是一个程序员的职业素养呢，哈哈。这里记录一段很有意思的代码，一个不小心，就会引发无尽的意想不到。

1 int main(int argc, char* argv[]){
2     int i = 0;
3     int arr[3] = {0};
4     for(; i<=3; i++){
5         arr[i] = 0;
6         printf("hello world
");
7     }
8     return 0;
9 }

　　这个函数死循环了，访问a[3]会越界，可是为什么会导致死循环当时也是百思不得其解，后来了解到原来是这个i在作祟。因为i和arr都是局部变量，在存储局部变量时会进行压栈的操作，且栈是自顶向下增长的，所以这两个变量在当前栈桢的存储顺序是i a[2] a[1] a [0]，当访问a[3]时，根据寻址公式，正好访问到了i的地址，也就是将i = 0，所以就导致了死循环的。这里还有最后一个疑问，为什么a[3]的地址就正好等于i的地址呢，因为他们是相同的数据类型，开辟的内存空间也一样大，根据寻址公式计算就刚好是i的地址了。如果它们的类型不相同的话，则会出现数组越界访问的错误。