三、数组

一、概念

数组：数组是一种线性表数据结构。他用一组连续的内存空间，来存储一组相同类型的数据。根据概念延伸分析得，

1、根据数组的概念，延伸出一组概念，线性表 和 非线性表

线性表：顾名思义，线性表就是数据排成像一条线一样的结构。每个线性表上的数据最多只有前和后两个方向。如：数组、链表、队列、栈都是线性表结构。

非线性表：在非线性表中，数据之间的关系并不是简单的前后关系，比如：二叉树、堆、图

2、连续的内存空间 和 相同类型的数据

    这两个限制让数组实现的“随机访问”的特性。但这也让数组做很多操作变得非常低效。如下图：

分配一个长度为10的 int 类型的数组，其寻址可以通过下标 i 进行随机访问：

a[i]_address = base_address + data_type_size * i

 

二、特性

1、低效的“插入”和“删除”

    链表适合插入、删除，时间复杂度为O(1)；

    数组适合查找，按照下标去查找的时间复杂度为O(1)。补充：通常有人会说，数组的查找时间复杂度为O(1),其实不准确，在排好序的数组中，用二分查找法查找的时间复杂度为O(logn)。

   如果想要在指定的下标处插入一个数据的话，不打破该数组中的其他变量之前的前后关系，保持数组的连续性。只要不是插入到该数组不是的最后一位，而是将数据插入到数组中间，都会让该下标后面的数据向后挪移。

   在数组中删除数据也是同理，保持数组的连续性，不出现空洞，只要不是删除最后一个数据，在数组中删除一个数据该下标后方的数据会向前挪移。

2、警惕数组的访问越界

    举一个数组越界的例子：

#include<stdio.h>

int main()
{
    int a[3] = {}; 
    int i = 0;
    for(i=0 ; i <= 3; i++)
    {   
        a[i] = 0;
        printf("hello world i:%d\n",i);
        printf("a[%d]:%p\n",i,a+i);
        printf("\n");
    }   
} 

打印结果如下：

hello world i:0
a[0]:0xbf8f1e20

hello world i:1
a[1]:0xbf8f1e24

hello world i:2
a[2]:0xbf8f1e28

hello world i:0
a[0]:0xbf8f1e20

......无限重复

为什么会打印无数次的“hello world”？

    在C语言中只要不是访问受限的内存，所有的内存空间都是可以自由访问的。a[3]位置正好是存放变量 i 的存储地址的位置。所以a[3] = 0，就相当于又执行了一次 i=0。由以下程序可以证明：

#include<stdio.h>

int main()
{
    int a[3] = {}; 
    int i = 0;
    for(i=0 ; i <= 3; i++)
    {   
        a[i] = 1;
        printf("hello world i:%d\n",i);
        printf("a[%d]:%p\n",i,a+i);
        printf("\n");
    }   
}

执行结果如下：

hello world i:0
a[0]:0xbfd857a0

hello world i:1
a[1]:0xbfd857a4

hello world i:2
a[2]:0xbfd857a8

hello world i:1             //由于a[3]赋值为1，故 i 从 1循环开始
a[1]:0xbfd857a4

hello world i:2
a[2]:0xbfd857a8

hello world i:1
a[1]:0xbfd857a4

......反复循环

 

问题1：数组为什么从0开始？

答：数组下标代表的是偏移量，0就代表从第一个开始。