什么是数组?

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2021-08-24 17:14

大家好呀,我是蛋蛋。瞎起题目的嘴强王者,乱写的无冕之王


提到数组,想必臭宝们都不陌生。说不定已经昂起脑瓜抖着腿,小眼神儿斜着来一句:“就那个随随便便用脚趾甲就能学会的数组?”


数组,你确定很简单?


自信点,语气肯定点,数组确实很简单。


但是我还要讲。


当然开始之前,你要确定你先看过下面这篇:


保姆级教学!彻底学会时间复杂度和空间复杂度


。。。



数组,一种基础的的线性数据结构。不管写什么代码基本上都会用到数组,它也是面试中面试官喜欢提问的高频问题。


鉴于它劳模的身份对数组的考察基本都是考察代码方面的问题。


但是万变不离其宗,解决数组方面问题的万能钥匙,其实就是深刻的认识数组本身的深浅



   什么是数组?


首先什么是数组?


数组是一种基础的线性数据结构,它是用连续的一段内存空间,来存储相同数据类型数据的集合。


这里面有两个重点:


  • 线性数据结构

  • 连续内存存储相同数据类型


线性数据结构


线性数据结构,顾名思义,像线一样的数据结构,又硬又直的典型代表。



线性数据结构是有限的,它是某类元素的集合并且记录着元素之间的一组顺序关系,除了首尾之外,其余元素之间有且只有一个前驱和后继


除了数组以外,像单链表、栈、队列等也是典型的线性数据结构。



连续内存存储的相同数据类型


以一个长度为 6 的 int 类型的数组为例,理解一下“连续内存存储相同数据类型”数组的样砸。



上图中的计算机给数组 a 分配了一块连续的内存空间 1000 - 1005,首地址 address[0] = 1000。


因为连续,且对于数组来说下标从 0 开始的,所有对于数组中的每个元素来说,它的内存地址就很好计算:


 address[i] = address[0] + i 




   数组的操作


从上面可以看出,连续内存存储使得数组有一个天然的优势,这个优势就是可以根据下标,快速的随意访问任意一个位置的数组元素。


因为数组可以保证不管你访问哪个元素,只要给出下标,只需进行一次操作,就可以定位到元素的位置,从而拿出这个位置上的值。


这步操作的时间复杂度就是 O(1)。


当然 God 是公平的,在查找上让数组当了快男,那必定让它在插入和删除上加上“持久”技能点。


在这你要明白,持久意味着花的时间多(低效)。这么看来,在数据结构与算法中,秒男成了褒义词。



这种插入和删除的“持久”,是如何产生的呢?


这还是要从“连续内存存储”上找原因,真所谓快也它,慢也它。


连续的内存使得在插入或者删除的元素的时候,其它元素也要相应的移动。


比如我们在下标为 2 的位置上插入一个元素 29:



为了保持连续内存存储在下标为 2 的位置上插入 29,原先 2 - 5 下标位置上元素都要向后一步走,可以看出这一步操作的时间复杂度为 O(n)。


当然在这我必须要强调一点的是,插入的时间复杂度其实根据情况的不同而不同,在这里主要因为 懒 手疼,没有都列出来,毕竟我的臭宝们是最聪明哒。


一般我都是按照最坏情况时间复杂度来算。对于插入来说,最好的情况肯定是插在末尾,这样所有的元素都不用动,时间复杂度为 O(1),那最坏的情况就是在数组的开头插入,这样所有的元素都要动,时间复杂度就成了 O(n),请大家一定要注意。



对删除来说,和插入操作也差不多,比如我们删除下标为 2 位置上的元素。



删除了下标 2 位置上的数字 a[2], 原来下标 3 - 5 位置上的元素统统向前一步走。


同样对于删除来说,最好情况是删除末尾的元素,时间复杂度为 O(1),最坏的情况是删除首位的元素,时间复杂度是 O(n)。


数组的查找、插入和删除这 3 个操作讲完以后,还有最后一点提醒一下大家,在做数组类问题的时候要注意数组越界的问题。


数组越界,简单来说就是对于一个大小为 n 的数组,它的下标应是 0 到 n-1,对这 n 个位置的元素之外的访问,就是非法的,这就叫做“越界”。


比如对于下面这两行代码:


lst = [1,2,3,4]print(lst[4])

编译一下,就会提示 IndexError : list index out of range。


臭宝们平时写数组的时候一定要注意,不然一不小心就 out 了。




到这里,简单的数组就讲完啦,能忍着看到这的都是真爱呀。码字码的手都痛啦,点赞在看留言么么哒给我刷起来~


我是蛋蛋,咱们下次见~


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