数组

0x00 数组

数组时一种线性表结构，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

顾名思义就是数据排列成一条线一样的结构，每个数据最多只有前和后两个方向，线性表的结构是逻辑结构，在实际物理存储中分为顺序表和链表

a、顺序表，例如数组，在内存中为连续空间

b、链表，在内存中不一定连续，用指针连接，也构成线性结构

线性表还有队列、栈等，用顺序表和链表都可以实现

与之对应的就是非线形表，比如二叉树、堆、图等，数据之间不是简单的前后关系

2、连续的内存空间和相同类型的数据

正是因为这个限制，才使数组能够支持随机访问，当然也是因为维护这个特性，导致数组的插入和删除需要做大量的数据搬迁工作

随机访问指根据数组下标访问数组能达到O(1)，不是指查找

就算是顺序数组，查找时间复杂度最快也是O(lgn)，因为是连续的地址，所以根据数组头地址加上索引，可以立刻得到索引处数据的地址

3、插入和删除

为了位数连续的内存空间，插入和删除都需要做大量数据搬迁工作

最好的情况，插入或删除最后一个元素，不用搬迁数组，复杂度O(1)

最坏的情况，插入或删除第一个元素，后面所有的元素都需要前移或后移一位，复杂度O(n)

平均复杂度O(n)

4、容器和数组

针对数组类型，很多语言提出了容器类，例如java中的ArrayList

容器最大的好处是封装了很多数组处理的细节，支持动态扩容，动态扩容过程中会有很多数据搬迁工作，所以在使用容器时，如果能确定大小，最好提前指定

数组相对容器来说也有一些优势：

• 容器只支持对象，数组支持基本类型，例如int、double类型，自动的装箱拆箱有一定的性能损耗
• 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的大部分方法，也可以直接使用数组

总的来说，如果不是非常底层的开发，对性能要求特别高，容器更方便使用

5、为什么很多编程语言中数组都是从0开始

如果a[0]表示首地址，a[k]表示k位地址

0开始
a[k]_address = base_address + k * type_size
1开始
a[k]_address = base_address + (k-1)*type_size

对比可以看出，从1开始多了一次减法操作，数组时非常基础的数据结构，为了效率优化做到极致，所以大部分变成语言的数组下标都是从0开始