3.数组

数组看起来简单基础，但是很多人没有理解这个数据结构的精髓。

1.    数组如何实现随机访问
1）    数组是一种线性数据结构（线性表），用连续的存储空间存储相同类型数据
I）    线性表：数组、链表、队列、栈

　　 非线性表：树 图

II）    连续的内存空间、相同的数据(每个元素占有相同的内存空间)，所以数组可以随机访问，但对数组进行删除插入，为了保证数组的连续性，就要做大量的数据搬移工作
　　a)    数组如何实现下标随机访问。
　　　　根据寻址公式，计算该元素的储存地址

a[i]_address = base_address + i * data_type_size　　#寻址公式

 

　　b)    纠正数组和链表的错误认识。数组的查找操作时间复杂度并不是O(1)。即便是排好的数组，用二分查找，时间复杂度也是O（logn）。
　　　　正确表述：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.    低效的插入和删除
　　1）    插入：最好O(1) 最坏O(n) 平均O(n)
　　2）    插入：数组若无序，并要求在K位置插入新的元素时，可以将第K个位置元素移动到数组末尾，把新的元素，插入到第k个位置，此处复杂度为O(1)。
　　3）    删除：最好O(1) 最坏O(n) 平均O(n)
　　4）    多次删除集中在一起，提高删除效率
　　　　记录下已经被删除的数据，每次的删除操作并不是搬移数据，只是记录数据已经被删除，当数组没有更多的存储空间时（数组操作可能边存储边删除），再触发一次真正的删除操作。即JVM标记清除垃圾回收算法。

3.    警惕数组的访问越界问题

 

4.    容器能否完全替代数组
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。

5.   为什么数组要从0开始编号，而不是从1开始

1）    从偏移角度理解a[0] ，0为偏移量，如果从1计数，会多出K-1。增加cpu负担。

为什么循环要写成for(int i = 0;i<3;i++) 而不是for(int i = 0 ;i<=2;i++)。第一个直接就可以算出3-0 = 3 有三个数据，而后者 2-0+1个数据，多出1个加法运算，很恼火。
2）    也有一定的历史原因

 

ArrayList是Array的复杂版本

ArrayList 最大的优势就是可以将很多数组操作的细节封装起来（提供简单的接口）。比如前面提到的数组插入、删除数据时需要搬移其他数据等。另外，它还有一个优势，就是支持动态扩容。

如果事先能确定需要存储的数据大小，最好在创建 ArrayList 的时候事先指定数据大小。

数组的用武之地：
1.ArrayList 无法存储基本类型，比如 int、long 类，而 Autoboxing、Unboxing 则有一定的性能消耗，如果使用使用基本类型且特别关注性能，就可以选用数组。
2.如果数据大小事先已知，并且对数据的操作非常简单，用不到 ArrayList 提供的大部分方法，也可以直接使用数组。
3.当要表示多维数组时，用数组往往会更加直观。比如 Object[][] array；而用容器的话则需要这样定义：ArrayList<ArrayList> array。
总结：对于业务开发，直接使用容器就足够了，省时省力。毕竟损耗一丢丢性能，完全不会影响到系统整体的性能。但如果你是做一些非常底层的开发，比如开发网络框架，性能的优化需要做到极致，这个时候数组就会优于容器，成为首选。