数据结构之数组

数据结构之数组

思考：

• 1.数组的本质定义？
• 2.数组的内存结构？
• 3.数组的优势和劣势？
• 4.数组为什么大部分都行0开始？
• 5.数组能否用其他容器来代替？
• 6.数组的应用场景？

一、数组的本质定义：
数组：是相同元素的序列。即把相同类型的若干元素按无序的形式组织起来的一种形式。（核心思想：就是对角标的操作）
二、数组的内存结构：

• 数组是一种线性结构，即只有前置节点和后续节点的数据结构。
  像队列，链表栈都是线性结构的，而二叉树、图是非线性结构的
• 数组元素在内存分配上是连续的（“数组的杀手锏”，需记死烂在心里）。

三、数组的优势和劣势：
问题1.：为什么数据可以使用下标访问？
答案：内存连续+相同数据类型

问题2：数组适合按下标来查找元素。按下标查找元素的时间复杂度是o(1).为什么呢？
答案：
数据在内存上分配的情景：
要想访问数组的元素需要知道元素在内存中对应的内存地址。而数组指向的内存的地址为首元素的地址，即arr[0]。由于数组的每个元素都是相同类型的，每个类型占用的字节数系统已知，所以想访问一个数组元素，按照下标查找可以抽象为：arr[n]=arr[0]+size*n, size为每个元素的大小（int类型的，size=4），n是一个里首元素的偏移量，arr[0]:基地址。
优势：数组按下标查询速度很快。由于数组的连续性，所以在遍历的时候很快，不仅是数组的连续性起作用，cpu的缓存也起作用了，因为cpu读缓存只能读取连续的内容，数组的连续性刚好符合cpu缓存的指令原理。【注：cpu缓存的速度内存的速度快上很多】

劣势：

• 1.数组的添加和删除速度慢。由于数组在内存排列上是连续的，而且要保持这种连续性，所以当增加一个元素或者删除一个元素，为了保持连续性，需要做大量元素的移动工作。
• 2.数组的连续性要求创建数组的时候，内存必须有相应大小的连续区块，如果不存在，可能创建失败。
• 3.数组要求所有元素是同一个类型。
• 4.数组是固定长度的数据结构
• 5.数据有访问越界的可能。

四、数组下标为什么从0开始：
1.如果数组下标从1开始，上面的公式变为：arr[n]=arr[1]+size*（n-1），那么每次获取内存地址都多了一次减法运算，即多了一次cpu指令的运行。
2.编程语言的鼻祖c语言是从0开始的，java是后来衍生的语言，沿用了这个传统。

五、数组的应用场景：
以后接触了再补充。