數組

數組：是一種線性表數據結構，用一組連續存儲空間，存儲相同類型的數據。

線性表

數據排成一條線同樣的存儲結構，在線性表中，數據之間相互關係只有先後關係，除了數組以外，還有鏈表、隊列、棧等。

與線性表對應的就是非線性表結構，數據之間不止簡單的先後關係，好比：二叉樹、堆、圖等。

連續存儲空間和相同類型的數據

數組不只要在邏輯上連續，也要在物理上連續。在內存中就要求必須是連續存儲，從而致使數組在新增或刪除一個數據的時候，爲了保證連續性，就須要作大量數據搬移操做。

同時數組也具備"隨機訪問"特性，能夠根據下標直接訪問數據中的數據。計算機會給每塊內存分配地址，經過尋址公式計算出內存地址，就能夠直接訪問。

這個公式也能夠解釋下爲何數組下標是從0開始的？

//base_address爲首地址，i爲數組下標，data_type_size爲數組中每一個元素所佔大小
a[i]_address = base_address + i * data_type_size

數組操做

理解誤區

「數組適合查找，查找操做的時間複雜度爲O(1)」，這句話表達不夠準確，數組更加適合查找操做，可是查找的時間複雜度並不爲O(1),即便排好序的數組，使用二分查找時間複雜度也爲O(logn),數組支持隨機訪問，根據下標隨機訪問的時間複雜度爲O(1)。

插入操做

假設一個數組長度爲n，將一個數據插入到第k個位置，就須要將k到n的數據所有日後移一位，這樣最好的時間複雜度爲O(1),最壞時間複雜度爲O(n),平均時間複雜度爲O(n)。

若是數組中數據有序，插入新數據就須要按照剛纔的方法；若是數據無序，則能夠進行優化，最簡單的辦法就是直接將第k位數據搬移到數組最後，將新元素直接放入第k位。

刪除操做

刪除和插入同樣，爲了保持連續性，須要進行搬移數據，最好的時間複雜度爲O(1),最壞時間複雜度爲O(n),平均時間複雜度爲O(n)。

優化：在特殊場景下，能夠將屢次刪除操做集中一塊兒進行，能夠先記錄下已經刪除的數據。每次的刪除操做並非真正地搬移數據，只是記錄數據已經被刪除。當數組沒有更多空間存儲數據時，咱們再觸發執行一次真正的刪除操做，這樣就大大減小了刪除操做致使的數據搬移。（JVM 標記清除垃圾回收算法的核心思想）

ArrayIndexOutOfBoundsException

Java 自己就會作越界檢查，數組下標越界就會拋出 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException。

總結

1. Java ArrayList 沒法存儲基本類型，好比 int、long，須要封裝爲 Integer、Long 類，而 Autoboxing、Unboxing 則有必定的性能消耗，因此若是特別關注性能，或者但願使用基本類型，就能夠選用數組。
2. 若是數據大小事先已知，而且對數據的操做很是簡單，用不到 ArrayList 提供的大部分方法，也能夠直接使用數組。
3. 還有一個是我我的的喜愛，當要表示多維數組時，用數組每每會更加直觀。好比 Object[][] array；而用容器的話則須要這樣定義：ArrayList > array。

補充

數組拷貝複製、擴容

//擴容
newElementData = Arrays.copyOf(oldElementData, newCapacity);

//複製
System.arraycopy(被複制的數組A, 從A哪一個下標開始複製, 複製到哪一個數組B, 複製到B從哪一個下標開始, 複製長度);
//實現元素右移
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);