數據結構和算法：數組

1.什麼數組

數組（Array）是一種線性表數據結構，他用一組連續的內存空間，來存儲一組具備相同類型的數據。

關鍵詞1：線性表：數組、鏈表、棧、隊列等都是線性表結構；每一個線性表上的數據最多隻有前和後兩個方向。

關鍵詞2：連續的內存空間和相同類型的數據。

因爲數組具備上述兩個限制，因此數組才具備殺手鐗般的特性：「隨機訪問」。

數組數據的隨機訪問：

尋址公式：a[i]_address = base_address +i * data_type_size

數組與鏈表的區別：數組適合查找，支持隨機訪問，依據下標隨機訪問的時間複雜度爲O（1）；鏈表適合插入和刪除，時間複雜度爲O（1）。

2.容器是否能夠替代數組?

ArrayList最大的優點是能夠將數組才作的細節封裝起來，好比數組插入、刪除數據時須要搬移其餘數據等，另一個優點就是支持動態擴容。

對於業務開發，直接使用容器就夠了，可是作一些很是底層的開發，好比開發網絡框架，須要將性能的優化作到極致，這時候數組就會優於容器成爲首選。

3.爲何大多數編程語言中，數組要從0開始編號，而不是1？

從數組的內存模型來看，「下標」最確切的定義應該是「偏移（offset）」。若用a表示數組的首地址，a[0]就是偏移爲0的位置，a[k]就是偏移k個type_size的位置，因此計算a[k]的地址的公式爲：

a[k]_address = base_address + k * type_size

可是若是數組從1開始計數的話，尋址公式就會變成：

a[k]_address =base_address + ( k-1 ) * type_size

對比這兩個公式能夠發現，從1開始編號，每次隨機訪問數組元素都多了一次減法運算，對於CPU來說，就是多了一次減法指令。

二維數組a[m][n]的內存尋址公式：

a[i][j]_address =base_address + ( i * n + j ) * type_size

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