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L04

Java 更新时间: 发布时间: IT归档 最新发布 模块sitemap 名妆网 法律咨询 聚返吧 英语巴士网 伯小乐 网商动力

L04

导读

在大部分编程语言中,数组都是从 0 开始编号的,但你是否下意识地想过,为什么数组要从 0 开始编号,而不是从 1 开始呢? 从 1 开始不是更符合人类的思维习惯吗?

1、什么是数组

数组(Array)是一种线性表数据结构。它用一组连续的内存空间,来存储一组具有相同类型的数据。

2、数组的操作实现 2.1、随机访问

数组支持随机访问,根据下标随机访问的时间复杂度为 O(1)。

2.2、插入

如果在数组的末尾插入元素,那就不需要移动数据了,这时的时间复杂度为 O(1)。但如果在数组的开头插入元素,那所有的数据都需要依次往后移动一位,所以最坏时间复杂度是 O(n)。 因为我们在每个位置插入元素的概率是一样的,所以平均情况时间复杂度为 (1+2+…n)/n=O(n)。

2.3、删除

如果我们要删除第 k 个位置的数据,为了内存的连续性,也需要搬移数据,不然中间就会出现空洞,内存就不连续了。

和插入类似,如果删除数组末尾的数据,则最好情况时间复杂度为 O(1);如果删除开头的数据,则最坏情况时间复杂度为 O(n);平均情况时间复杂度也为 O(n)。

2.4、数组越界

Java 本身就会做越界检查,比如下面这几行 Java 代码,就会抛出 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException。

int[] a = new int[3];
a[3] = 10;
3、容器能否代替数组

相比于数字,java中的ArrayList封装了数组的很多操作,并支持动态扩容。一旦超过存储容量,扩容时比较耗内存,因为涉及到内存申请和数据搬移。

4、数组适合的场景

Java ArrayList 的使用涉及装箱拆箱,有一定的性能损耗,如果特别关注性能,可以考虑数组。若数据大小事先已知,并且涉及的数据操作非常简单,可以使用数组。表示多维数组时,数组往往更加直观。业务开发建议使用容器,如果是底层开发,如网络框架,性能优化,那么选择数组。 5、数组为什么从0开始编号 5.1、寻址公式

由于数组是通过寻址公式,计算出该元素存储的内存地址:

a[i]_address = base_address + i * data_type_size

如果数组是从 1 开始计数,那么就会变成:

a[i]_address = base_address + (i-1)* data_type_size

对于CPU来说,多了一次减法的指令。

5.2、历史原因

C 语言设计者用 0 开始计数数组下标,之后的 Java、Javascript 等高级语言都效仿了 C 语言,或者说,为了在一定程度上减少 C 语言程序员学习 Java 的学习成本,因此继续沿用了从 0 开始计数的习惯。实际上,很多语言中数组也并不是从 0 开始计数的,比如 Matlab。甚至还有一些语言支持负数下标,比如 Python。

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