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1. Array and linked list.
2. Computational complexity.
3. Fix a mistake in counting_sort.md
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krahets
2023-04-07 22:31:50 +08:00
parent b7daddf88f
commit de6945f55a
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@@ -1,14 +1,10 @@
# 数组
「数组 Array」是一种**相同类型元素** 存储在 **连续内存空间** 的数据结构,将元素在数组中的位置称为元素的「索引 Index」。
「数组 Array」是一种线性数据结构,其将相同类型元素存储在连续内存空间中。我们将元素在数组中的位置称为元素的「索引 Index」。
![数组定义与存储方式](array.assets/array_definition.png)
!!! note
观察上图,我们发现 **数组首元素的索引为 $0$** 。你可能会想,这并不符合日常习惯,首个元素的索引为什么不是 $1$ 呢,这不是更加自然吗?我认同你的想法,但请先记住这个设定,后面讲内存地址计算时,我会尝试解答这个问题。
**数组初始化**。一般会用到无初始值、给定初始值两种写法,可根据需求选取。在不给定初始值的情况下,一般所有元素会被初始化为默认值 $0$ 。
**数组初始化**。通常有无初始值和给定初始值两种方式,我们可根据需求选择合适的方法。在未给定初始值的情况下,数组的所有元素通常会被初始化为默认值 $0$ 。
=== "Java"
@@ -98,7 +94,7 @@
## 数组优点
**在数组中访问元素非常高效**。这是因为在数组中,计算元素的内存地址非常容易。给定数组首个元素的地址、和一个元素的索引,用以下公式可以直接计算得到该元素的内存地址,从而直接访问此元素。
**在数组中访问元素非常高效**。由于数组元素被存储在连续的内存空间中,因此计算数组元素的内存地址非常容易。给定数组首个元素的地址和某个元素的索引,我们可以使用以下公式计算得到该元素的内存地址,从而直接访问此元素。
![数组元素的内存地址计算](array.assets/array_memory_location_calculation.png)
@@ -107,9 +103,13 @@
elementAddr = firtstElementAddr + elementLength * elementIndex
```
**为什么数组元素索引从 0 开始编号** 根据地址计算公式,**索引本质上表示的是内存地址偏移量**,首个元素的地址偏移量是 $0$ ,那么索引是 $0$ 也就很自然了。
!!! question "为什么数组元素索引$0$ 开始编号呢?"
访问元素的高效性带来了许多便利。例如,我们可以在 $O(1)$ 时间内随机获取一个数组中的元素
观察上图,我们发现数组首个元素的索引为 $0$ ,这似乎有些反直觉,因为从 $1$ 开始计数会更自然
然而,从地址计算公式的角度看,**索引本质上表示的是内存地址的偏移量**。首个元素的地址偏移量是 $0$ ,因此索引为 $0$ 也是合理的。
访问元素的高效性带来了诸多便利。例如,我们可以在 $O(1)$ 时间内随机获取数组中的任意一个元素。
=== "Java"
@@ -359,9 +359,9 @@ elementAddr = firtstElementAddr + elementLength * elementIndex
总结来看,数组的插入与删除操作有以下缺点:
- **时间复杂度高**:数组的插入和删除的平均时间复杂度均为 $O(N)$ ,其中 $N$ 为数组长度。
- **丢失元素**:由于数组的长度不可变,因此在插入元素后,超出数组长度范围的元素会丢失。
- **内存浪费**:我们一般会初始化一个比较长的数组,只用前面一部分,这样在插入数据时,丢失的末尾元素都是我们不关心的,但这样做同时也会造成内存空间的浪费。
- **时间复杂度高**:数组的插入和删除的平均时间复杂度均为 $O(n)$ ,其中 $n$ 为数组长度。
- **丢失元素**:由于数组的长度不可变,因此在插入元素后,超出数组长度范围的元素会丢失。
- **内存浪费**:我们可以初始化一个比较长的数组,只用前面一部分,这样在插入数据时,丢失的末尾元素都是我们不关心的,但这样做同时也会造成内存空间的浪费。
## 数组常用操作