数据结构 —— 顺序表和链表（带头双向循环链表）的优缺点、以及CPU高速缓存命中率

一、顺序表和链表的区别

注：缓存利用率参考存储体系结构以及局部原理性。 

 1. 顺序表的优点和缺点：  

优点：可以下标随机访问、CPU高速缓存命中率高。

缺点：头部或者中间位置插入或者删除数据效率低、扩容有一定程度性能消耗、 可能存在一定程度空间浪费。

2. 链表(带头双向循环链表)的优点和缺点：

优点：任意位置插入或者删除数据都是 O(1)，并且按需申请释放。

缺点：不支持下标随机访问。

注：

CPU高速缓存命中率高：

如上图的存储器层次结构，主存（内存）的下面是磁盘与二级储存（网盘等），内存与磁盘的区别就是带电存储与不带电存储，内存之上是三级缓存与寄存器。

举例来说：

如果要打印 顺序表，那么访问顺序表数据的命令是 CPU 去执行的；CPU 先去 三级缓存 中去看有没有，没有的话会在 内存 中去拿；因为顺序表连续存储的，当 CPU 在 三级缓存 中找第一个没有的时候，会去 内存 中去拿取到 缓存 里，CPU 拿的时候不会只把第一个拿取到 缓存 里，而是把第一个后面的也拿取到 缓存 里（局部性原则），一般是拿取 几十个字节，具体看 CPU；因为后面的也拿取到了 缓存 里，所以 CPU 访问后面的地址就会都在 缓存 里面，所以缓存命中率高，这是物理空间连续的好处。

如果打印 链表 ，那么访问链表的命令也是 CPU 去执行的；CPU 先去 缓存 中找没有的话，再去内存中拿取到 缓存 中，但因为链表不是连续存储 的，所以他可能不会把后面的数据（后面的数据指的是链表的数据）拿取到 缓存 中，基本上很小可能拿取到。甚至可能带来 缓存污染 的问题，意思就是说：去 内存 中拿取第一个的时候，拿取了后面的，但是后面的数据不是链表中的数据，而 缓存 的存储很小，把不需要的拿取到缓存中会把缓存中已经有的挤掉了。

扩容有一定程度性能消耗：

因为扩容存在原地扩异地扩：如果原数据后面要扩容的空间够，那么扩容就接在原数据后面扩容（原地扩）；但如果原数据后面扩容空间不够，那么扩容会找一块新的地址空间扩容，然后把原数据拷贝下来（异地扩）。如果频繁这样操作会存在性能的消耗。

可能存在一定程度空间浪费：

因为扩容一般是扩 2 倍，但假如现在空间已经 200 个数据满了，我还要继续插入 1 个数据，扩容那么就会扩到 400 ，但我只插入 1 个数据，浪费 199 个空间；但如果每次扩几个的话，可需要插入的数据多，那么就会出现频繁扩容，频繁扩容就会出现性能的消耗。