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1-3 数组
数组也是数据呈线性排列的一种数据结构。与前一节中的链表不同,在数组中,访问数据十分简单,而添加和删除数据比较耗工夫。这和1-1节中讲到的姓名按拼音顺序排列的电话簿类似。
参考:1-1 什么是数据结构
01
![](https://epubservercos.yuewen.com/0B1C2F/13354221605522106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0029_0002.jpg?sign=1738809913-u6ZZrelO0d8vbfomrQeKIw86HatQeLOq-0-fa905322ce8bdfdd5843a20edab27888)
这就是数组的概念图。Blue、Yellow、Red作为数据存储在数组中。
02
![](https://epubservercos.yuewen.com/0B1C2F/13354221605522106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0029_0003.jpg?sign=1738809913-sBOzMCusbdI2xGx7lEroHwDpTh3mHm9w-0-23f7c76fdbc75c43dddb39cd6a5904ca)
数据按顺序存储在内存的连续空间内。
03
![](https://epubservercos.yuewen.com/0B1C2F/13354221605522106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0029_0004.jpg?sign=1738809913-JNzv01GuYX1g1gbOjWTHdtecfrnTigjz-0-0be24dfc781042e8d79a1dcabebac350)
由于数据是存储在连续空间内的,所以每个数据的内存地址(在内存上的位置)都可以通过数组下标算出,我们也就可以借此直接访问目标数据(这叫作“随机访问”)。
04
![](https://epubservercos.yuewen.com/0B1C2F/13354221605522106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0030_0001.jpg?sign=1738809913-XdzMYeDRozXXAQE46pas0rXH8PJx9vnZ-0-27b31be67d4fad74ab961d550b65f275)
比如现在我们想要访问Red。如果使用指针就只能从头开始查找,但在数组中,只需要指定a[2],便能直接访问Red。
05
![](https://epubservercos.yuewen.com/0B1C2F/13354221605522106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0030_0002.jpg?sign=1738809913-FP9PjsxkmR5t92ax06p0e5cWZrQbSa0F-0-115bae346d645ebc49441f7c4d3ab3f8)
但是,如果想在任意位置上添加或者删除数据,数组的操作就要比链表复杂多了。这里我们尝试将Green添加到第2个位置上。
06
![](https://epubservercos.yuewen.com/0B1C2F/13354221605522106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0030_0003.jpg?sign=1738809913-XlctiK2HsITy1jJ0YpurOyZqIwqUc5OQ-0-4bd06553dc0daf5a9dfb17d0afa7dc58)
首先,在数组的末尾确保需要增加的存储空间。
07
![](https://epubservercos.yuewen.com/0B1C2F/13354221605522106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0030_0004.jpg?sign=1738809913-uBtiuU3rMD7D1zyCn1RS5aPXGW7j4Z3u-0-1fb26c466cf872eab01d625ad446cfb7)
为了给新数据腾出位置,要把已有数据一个个移开。首先把Red往后移。
08
![](https://epubservercos.yuewen.com/0B1C2F/13354221605522106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0030_0005.jpg?sign=1738809913-aExVtIj3GIjPxTkazyudAlHjXv3sPDQO-0-3ba82b36b749fd37026c38244cbd3ad7)
然后把Yellow往后移。
09
![](https://epubservercos.yuewen.com/0B1C2F/13354221605522106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0030_0006.jpg?sign=1738809913-2uFWU4EOy1Nr3p2wGlzE3mEN9km8Arzf-0-7e3bd2af9d8364a14e4936907d969132)
最后在空出来的位置上写入Green。
10
![](https://epubservercos.yuewen.com/0B1C2F/13354221605522106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0031_0001.jpg?sign=1738809913-Y8wxzOEcuD87kNa4hYAMiguzgIYtSDs4-0-1918d7930fa0731ebc21b7317a141bfd)
添加数据的操作就完成了。
11
![](https://epubservercos.yuewen.com/0B1C2F/13354221605522106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0031_0002.jpg?sign=1738809913-85bXZHUchzEW2SJBdQT21Ti5kq4bTUvJ-0-cc3a2d05649d020c65f600f862388e20)
反过来,如果想要删除Green……
12
![](https://epubservercos.yuewen.com/0B1C2F/13354221605522106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0031_0003.jpg?sign=1738809913-OkZ2KK3nVri8oEz0TKfbD9OUG6JFuWTZ-0-88af4a0cf1319c697c99cb55a76c624f)
首先,删掉目标数据(在这里指Green)。
13
![](https://epubservercos.yuewen.com/0B1C2F/13354221605522106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0031_0004.jpg?sign=1738809913-oxiITrfZHOQxMquXg5zxBjT8VTFkoD9s-0-08c4e7bd9cc436e4a562682c9394c26e)
然后把后面的数据一个个往空位移。先把Yellow往前移。
14
![](https://epubservercos.yuewen.com/0B1C2F/13354221605522106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0031_0005.jpg?sign=1738809913-NZkujAywPK4d0Up8HIP1jAZw1Y0EfAwT-0-924462887e1ede4fa0c05ad5e4d3b5e7)
接下来移动Red。
15
![](https://epubservercos.yuewen.com/0B1C2F/13354221605522106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0032_0001.jpg?sign=1738809913-GPrTk3q1yA9T2ZUgXQA7Rg1NuzF8m32u-0-808ff20a9bcf6b6cf80479e1feba3a46)
最后再删掉多余的空间。这样一来Green便被删掉了。
解说
这里讲解一下对数组操作所花费的运行时间。假设数组中有n个数据,由于访问数据时使用的是随机访问(通过下标可计算出内存地址),所以需要的运行时间仅为恒定的O(1)。
但另一方面,想要向数组中添加新数据时,必须把目标位置后面的数据一个个移开。所以,如果在数组头部添加数据,就需要O(n)的时间。删除操作同理。
补充说明
在链表和数组中,数据都是线性地排成一列。在链表中访问数据较为复杂,添加和删除数据较为简单;而在数组中访问数据比较简单,添加和删除数据却比较复杂。
我们可以根据哪种操作较为频繁来决定使用哪种数据结构。
![](https://epubservercos.yuewen.com/0B1C2F/13354221605522106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0032_0003.jpg?sign=1738809913-5MiCa4YOmMgTphEaSVV1iHiTmOv4k08C-0-7174c5a630350304d85c329454e96293)