hualinux java 1.11：你用对数组了吗？

目录

一、java中的数组 

二、通过操作分析数组的优缺点

2.1 读取

2.2 查找

2.3 插入

2.4 删除

三、总结

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数组对于初学者来说使用波频率也挻高的，所以有必须简单说一下。

数组对于每一门编程语言来说都是重要的数据结构之一，当然不同语言对数组的实现及处理也不尽相同。

一、java中的数组 

java中的数组是默认是无序的，所谓的无序是说其值保存是没有规律性，无序的

数组（Array）用一组连续的内存空间来存储一组具有相同类型的数据。

比如下图的一组数组

 

二、通过操作分析数组的优缺点

比如我们下载建立一个数组，是关于菜类的

String[] arr= {"生菜","油麦菜","大白菜","小白菜","芹菜"};

它们的内存分配如下图所示：因为String是对象放在堆中，栈只保存首地址

为了方便理解我就把图简单弄成下面这样的：后来都是用这个简图来表示

 

我们对以下4种操作进行分析

读取：查看数据结构中某一位置上的数据。对于数组来说，这意味着查看某个索引所指的数据值。例如，查看索引2上有什么菜，就是一种读取。

查找：从数据结构中找出某个数据值的所在。对于数组来说，这意味着检查其是否包含某个值，如果包含,那么还得给出其索引。例如,检查" 小白菜"是否存在于菜清单之中，给出其对应的索引，就是-一种查找。

插入：给数据结构增加一个数据值。对于数组来说，这意味着多加一个格子并填入一个值。例如，往购物清单中多加一项"菠菜"， 就是一种插入。

删除：从数据结构中移走-一个数据值。对于数组来说，这意味着把数组中的某个数据项移走。例如，把购物清单中的"大白菜"移走，就是一种删除。

本章我们]将会研究这些操作在数组上的运行速度。同时，我们也将学到第一个重要理论:

操作的速度，并不按时间计算，而是按步数计算。

为什么呢?

因为，你不可能很绝对地说，某项操作要花5秒。它在某台机器上要跑5秒,但换到一台旧一点的机器，可能就要多于5秒,而换到一台未来的超级计算机，运行时间又将显著缩短。所以，受硬件影响的计时方法，非常不可靠。

然而，若按步数来算，则确切得多。如果A操作要5步，B操作要500步，那么我们可以很肯定地说，无论是在什么样的硬件上对比，A都快过B。因此，衡量步数是分析速度的关键。

此外，操作的速度，也常被称为时间复杂度。在算法中我们提到速度、时间复杂度、效率、性能，但它们其实指的都是步数。

事不宜迟，我们现在就来探索上述4种操作方式在数组上要花多少步。
 

2.1 读取

读取是按下标读的，一步就够了，知道索引号，就可以基于开始地址进行计算，只计算一次就够了。

例如：菜清单数组的索引和内存地址，如下图所示。

如果我们要找“小白菜”，知道它的索引号为3，直接到arr[3]的值就是内存首地址，再通过内存首地址读String对象的值就行了

 

2.2 查找

还是找“小白菜”，如果按查找的方式，那就得从索引0开始逐个读取值并进行判断是否是“小白菜”

索引0的值不是想要的，下一个索引1上

索引1的值也不是想要的，下一个索引2上

索引2的值也不是想要的，下一个索引3上 

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索引3 找到了，是想要的，计算机不用再往后跳了，因为结果已经得到。

在这个例子中，因为我们检查了4 个格子才找到想要的值，所以这次操作总计是4 步。

这种逐个格子去检查的做法，就是最基本的查找方法——线性查找。

但在那之前，我们再思考一下，在数组上进行线性查找最多要多少步呢？

如果我们要找的值刚好在数组的最后一个格子里（如本例的“芹菜”），那么计算机从头到尾检查每个格子，会在最后才找到。同样，如果我们要找的值并不存在于数组中，那么计算机也还是得查遍每个格子，才能确定这个值不在数组中。

于是，一个5 格的数组，其线性查找的步数最大值是5，而对于一个500 格的数组，则是500。

以此类推，一个N 格的数组，其线性查找的最多步数是N（N 可以是任何自然数）

可见，无论是多长的数组，查找都比读取要慢，因为读取永远都只需要一步，而查找却可能需要多步。

 

2.3 插入

往数组里插入一个新元素的速度，取决于你想把它插入到哪个位置上。

假设我们想要在购物清单的末尾插入"包菜"。那么只需一步。因为之前说过了，计算机知道数组开头的内存地址，也知道数组包含多少个元素，所以可以算出要插入的内存地址，然后一步跳到那里插入就行了。图示如下。

但在数组开头或中间插入，就另当别论了。这种情况下，我们需要移动其他元素以腾出空间，于是得花费额外的步数，如果字符数组不够的话，还得重新写一个数组，也可以使用动态数据List，list对象会重新申请一块大小是原来容量的两倍的内存空间，然后将当前所有元素以及待添加元素复制到新的内存空间中。

如上所示，整个过程有4 步，开始3 步都是在移动数据，剩下1 步才是真正的插入数据。

最低效（花费最多步数）的插入是插入在数组开头。因为这时候需要把数组所有的元素都往右移。

于是，一个含有N 个元素的数组，其插入数据的最坏情况会花费N + 1 步。即插入在数组开头，导致N 次移动，加上一次插入

 

2.4 删除

最后要说的“删除”，则相当于插入的反向操作。

数组的删除就是消掉其某个索引上的数据。

我们找回最开始的那个数组，删除索引2 上的值，即"大白菜"。

结果，整个删除操作花了3 步。其中第1 步是真正的删除，剩下的2 步是移数据去填空格。

所以，删除本身只需要1 步，但接下来需要额外的步骤将数据左移以填补删除所带来的空隙。

跟插入一样，删除的最坏情况就是删掉数组的第一个元素。因为数组不允许空元素，当索引0 空出，那么剩下的所有元素都要往左移去填空。

对于含有5 个元素的数组，删除第一个元素需要1 步，左移剩余的元素需要4 步。而对于500个元素的数组，删除第一个元素需要1 步，左移剩余的元素需要499 步。可以推出，对于含有N个元素的数组，删除操作最多需要N 步。

 

三、总结

数组在以下标随机读取的速度是很快的，但是查找、删除、插入相对是很慢的，数组越长越慢！

所以数组适合放数据以下标方式读取，不适合做查找、删除、插入操作。