Java 數組的基本知識

數組

1. 數組是一種線性的結構

2. 在數據中的內存地址是連續的，這也就是在數組中爲什麼要指定數組的大小，只有在連續空間內數組才能成立。

3. 在一個數組裏面存儲的數據結構都是相同的

數組的特點

下圖是int[] a = new int[10] 數組結構。在下圖可以看到數組的內存地址都是連續的。由於int 在Java佔用4個字節。可以看到 每個空間都佔用4個字節。

當數組進行插入操作時，需要將插入位置的元素整體向後移動一位，int[3] 到**int[6] **的位置都要像後面移動一位，所以說數組在進行插入操作時是比較耗時的。當數組需要在第一位插入元素時，數組的需要整體向後移動，時間複製度就會變成O(n),當數組在最後一位時數組的時間複製度就是O(1),所以數組的評價時間複製度位O(n/2),也是就是O(N)。

當數組需要刪除操作時，也需要進行數據數據的移動，時間時間複製度也是O(n)

在Java中ArrayList 也是通過數組實現的，ArrayList最大的優勢就是將很多數組的操作的細節封裝起來和動態擴容。

在使用ArrayList時如果可以需要使用的大小可以給ArrayList設置初始值，省掉很多次內存申請和數據搬移操作，避免在擴容時消耗掉部分性能。

數組的基本操作

public class ArraysTest {
    private int size;
    private int[] data;
    private int index; //當前以存的數據大小

    public ArraysTest(int size) {
        this.size = size;
        this.data = new int[size];
        this.index =0;
    }


    public void print(){
        for (int i = 0; i < size  ; i++) {
            System.out.printf(data[i]+" ");
        }
    }
    //插入元素
    public  void insert(int loc,int n){
        if (index++ < size){
            for (int i = size -1; i > loc ; i--) {
                data[i] = data[i-1];
            }
            data[loc] = n;
        }
    }

    public void delete(int loc){   //O(n)
        for(int i = loc ; i < size ; i++){
            if(i != size - 1){    //怕越界所以加一個判斷
                data[i] = data[i + 1];
            }else{
                data[i] = 0;         //默認爲0 就是沒存數據的
            }
        }
        index -- ;
    }
    public void update(int loc,int n){
        data[loc] = n;
    }
    public int get(int loc){
        return data[loc];
    }
  }
 

爲什麼大部分的數組的起始位是0

在數組存儲的內存模型上可以看到，數組的 下標 最準確的定義應該是 偏移(offset)。如果用a來表示數組的首先地址，a[0]的偏移位置爲0的位置，也是a[k]表示偏移k個 type_size 的位置，在計算a[k]的內存地址只需要使用這個公式:

a[k] _address = base_address + k * type_size

如果數組是從1開始，那麼a[k]的計算方式就是

a[k] _address = base_address + (k -1)* type_size

當每次進行訪問時，數組元素就會多了一次減法運算，對於cpu來說，就是多了一次減法運算。

C 語言設計使用0作爲數組的下標，在之後其他語言都模仿了C 語言，在設計上就可以減低學習成本。