2. 数组：为什么很多编程语⾔中数组都从0开始编号

数组（Array） 是⼀种线性表数据结构。 它⽤⼀组连续的内存空间， 来存储⼀组具有相同类型的数据。
线性表（Linear List）：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。 其实除了数组， 链表、 队列、 栈等也是线性表结构。
⾮线性表， ⽐如⼆叉树、 堆、 图等。 之所以叫⾮线性， 是因为， 在⾮线性表中， 数据之间并不是简单的前后关系。
连续的内存空间和相同类型的数据。 正是因为这两个限制， 它才有了⼀个堪称“杀⼿锏”的特性： “随机访问”。 但有利就有弊， 这两个限制也让数组的很多操作变得⾮常低效， ⽐如要想在数组中删除、 插⼊⼀个数据， 为了保证连续性， 就需要做⼤量的数据搬移⼯作。

我们知道， 计算机会给每个内存单元分配⼀个地址， 计算机通过地址来访问内存中的数据。 当计算机需要随机访问数组中的某个元素时， 它会⾸先通过下⾯的寻址公式， 计算出该元素存储的内存地址：

其中data_type_size表示数组中每个元素的⼤⼩。 我们举的这个例⼦⾥， 数组中存储的是int类型数据， 所以data_type_size为4个字节。从数组存储的内存模型上来看， “下标”最确切的定义应该是“偏移（offset） ”。 前⾯也讲到， 如果⽤a来表示数组的⾸地址， a[0]就是偏移为0的位置， 也就是⾸地址， a[k]就表示偏移k个type_size的位置。

数组和链表的区别， 很多⼈都回答说， “链表适合插⼊、 删除，时间复杂度O(1)； 数组适合查找， 查找时间复杂度为O(1)”。实际上， 这种表述是不准确的。 数组是适合查找操作， 但是查找的时间复杂度并不为O(1)。 即便是排好序的数组， 你⽤⼆分找， 时间复杂度也是O(logn)。 所以， 正确的表述应该是， 数组⽀持随机访问， 根据下标随机访问的时间复杂度为O(1)。

ArrayList相当于C++ 的vector，用于存储对象。

ArrayList的优势：

• 将很多数组操作的细节封装起来。 ⽐如前⾯提到的数组插⼊、 删除数据时需要搬移其他数据等。
• ⽀持动态扩容。
• arraylist里可以同时存放不同类型的对象（自己加的）

数组本身在定义的时候需要预先指定⼤⼩， 因为需要分配连续的内存空间。 如果我们申请了⼤⼩为10的数组， 当第11个数据需要存储到数组中时， 我们就需要重新分配⼀块更⼤的空间， 将原来的数据复制过去， 然后再将新的数据插⼊。
如果使⽤ArrayList， 我们就完全不需要关⼼底层的扩容逻辑， ArrayList已经帮我们实现好了。 每次存储空间不够的时候， 它都会将空间⾃动扩容为1.5倍⼤⼩。
不过， 这⾥需要注意⼀点， 因为扩容操作涉及内存申请和数据搬移， 是⽐较耗时的。 所以， 如果事先能确定需要存储的数据⼤⼩， 最好在创建ArrayList的时候事先指定数据⼤⼩。作为⾼级语⾔编程者， 是不是数组就⽆⽤武之地了呢？ 当然不是， 有些时候， ⽤数组会更合适些， 我总结了⼏点⾃⼰的经验。

ArrayList的劣势：
1.Java ArrayList⽆法存储基本类型， ⽐如int、 long， 需要封装为Integer、 Long类， ⽽Autoboxing、 Unboxing则有⼀定的性能消耗， 所以如果特别关注性能， 或者希望使⽤基本类型， 就可以选⽤数组。
2.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提供的⼤部分⽅法， 也可以直接使⽤数组。
3.还有⼀个是我个⼈的喜好， 当要表示多维数组时， ⽤数组往往会更加直观。 ⽐如Object[][] array； ⽽⽤容器的话则需要这样定义： ArrayList<ArrayList > array。
 对于业务开发， 直接使⽤容器就⾜够了， 省时省⼒。 毕竟损耗⼀丢丢性能， 完全不会影响到系统整体的性能。 但如果你是做⼀些⾮常底层的开发， ⽐如开发⽹络框架， 性能的优化需要做到极致， 这个时候数组就会优于容器， 成为⾸选。