定长数组基础

最新推荐文章于 2025-11-30 19:11:04 发布

原创最新推荐文章于 2025-11-30 19:11:04 发布 · 860 阅读

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在程序中，数据通常以数字、字符、字符串或其他更复杂对象的形式表示。其中一些对象常常可以自然地归为一组。例如，假设你进行了一项实验并获得了一些测量值。这些测量值可能对应温度、距离、时间或其他数据。在这种情况下，如果将每个测量值分别作为一个变量存储，会显得很不方便。而将它们作为一个整体处理会更加高效。这种方式可以更有条理地组织实验数据，也便于我们快速分析。

为了高效处理这类情况，大多数编程语言都提供了一种名为**定长数组（fixed-size array）**的结构。这种结构允许我们按顺序存储一组相同类型的元素，并将其作为一个整体进行处理。在本节中，我们将更详细地了解数组这一结构，并学习一些基本的数组操作。

定长数组

定长数组是一种用来存储相同类型元素集合的结构。顾名思义，这种数组的大小是固定的：一旦创建，数组的大小就不能更改。在创建定长数组时，我们需要声明其大小。计算机会为该数组预留所需的内存资源，随后，数组中的元素将按顺序存储在这些内存地址中。

使用伪代码，下面是一个包含五个浮点数的定长数组：

measurements = [10.8, 14.3, 13.5, 12.1, 9.7]

数组不仅可以存储数值，还可以存储字符串。例如，下面这个数组包含一些花的名字：

flowers = ["Rose", "Tulip", "Lily", "Orchid", "Sunflower"]

数组具有一些技术特性。首先，数组的大小（size）表示数组中包含多少个元素，也被称为数组的长度（length）。上面两个数组的长度都是 5。

**数组的索引（index）**是一个表示元素在数组中位置的数字。在大多数编程语言中，索引是从 0 开始计数的。

访问元素

编程语言提供了一组标准方法来处理数组。其中最常用的是通过索引访问元素。例如，我们要访问 measurements 数组中的第 3 个元素：

value = measurements[2]  # 结果为 13.5

我们不仅可以读取数组元素，还可以修改它们：

measurements[2] = 3.7

修改后，数组变为：

measurements = [10.8, 14.3, 3.7, 12.1, 9.7]

无论是读取还是修改数组元素，这些操作的时间复杂度通常是 O(1)，也就是说是非常高效的。

插入和删除元素

简而言之，不能直接在定长数组中插入或删除元素，因为这会改变数组的长度，从而不再是“定长”结构。

例如，假设你想向上面的花名数组中添加一个新的花名 "Daisy"：

flowers = ["Rose", "Tulip", "Lily", "Orchid", "Sunflower", "Daisy"]

这并不是在原数组上进行的操作，而是创建了一个新数组。由于插入或删除涉及到数组重建，其操作复杂度为 O(n)（n 是数组长度）。

尽管定长数组不能改变长度，但这正是它的一个优势。它的长度是确定且不可变的，不会因插入或删除而受到影响，因此在某些对性能或结构要求较高的程序中非常有用。

其他数组操作

除了基本的读取与修改，还有许多其他数组处理方法，例如排序、反转、搜索等。你可以查阅你所使用编程语言的标准库文档，了解其提供的具体数组操作方法。

示例：计算平均值

现在我们来看一个简单的示例：给定一个数字数组，计算其平均值（均值）。平均值指的是所有元素的总和除以元素数量。

例如，对 measurements = [10.8, 14.3, 13.5, 12.1, 9.7] 执行操作。

操作步骤如下：

初始化变量 sum = 0
遍历数组，将每个元素累加到 sum 中
用总和除以数组长度，得到平均值

伪代码如下：

sum = 0

for i in (0, len(measurements)):
    sum = sum + measurements[i]

mean = sum / len(measurements)  # 得到结果 12.08

这里，len(measurements) 表示数组的长度（即元素个数）。

总结

以下是本节的要点总结：

数组是一种在编程中广泛使用的数据结构。
定长数组用于存储相同类型的数据集合，长度在创建后不能更改。
最常用的操作是通过索引访问元素，这种操作效率高（O(1)）。
插入或删除元素会破坏数组的固定长度，不适用于定长数组。
使用数组可以使程序结构更清晰、存储更节省。否则你需要为每一个值声明一个变量，程序会变得复杂且不易维护。
若要了解更多数组处理方法，请查阅你所用编程语言的标准库文档。
当你已知数据量，且这些数据属于同一类型时，定长数组是一个非常合适的选择。