数组：为什么很多编程语言中数组都从0开始编号？

数组：

数组是一种线性表数据结构。用一组连续的内存开间，存储具有相同类型的数据。

 

线性表：

数据像线一样的结构，只有前和后两个方向，除了数组，链表，队列，栈也是线性表结构。

 

非线性表：

数据并不是简单的前后关系，如二叉树，堆，图等数据结构

 

连续的内存空间和相同的数据类型：

使得数据能够被根据下标随机访问，让数组的某些操作变得低效，比如在数组中删除某一个值，为了保证空间的连续性，需要进行数据迁移。

 

数组如何实现根据下标随机访问？

数组会得到一块连续的内存开间，其中首地址为已知

    例如首地址是base_addr = 1000

    计算机随机访问数组时会通过下面的公式：

        a[i]_adderss = base_addr + i * data_type_size

注意：

    数组根据下标随机访问的时间复杂度是 O(1)

    数组查找的时间复杂度是O(n),即使使用二分查找法，复杂度也是O(logn)

 

低效的插入、删除

插入：为了保证数组空间的连续性,在进行插入操作时，需要将插入位置后面的所有元素一一移动。最好时间复杂度是插入到数组末尾，不需要移动，复杂度为O(1)。最坏复杂度是，每一个元素都需要移位，复杂度为O(n)。平均复杂度为(1+2+3+...+n)/n，为O(n)。

删除：删除与插入一样，都需要将后面的元素一一移动。如果我们记录下元素删除的位置，将多次删除合并为一次删除操作来完成，等数组容量不足时再进行删除操作，这样效率会快很多。(例如JVM垃圾回收中的标记清除算法的思想)

 

警惕数组下标越界异常：

c语言中，只要不是访问受限的内存，所有内存都可以自由访问。这样当数组下标越界的时候，可能访问到某块不属于数组的内存，导致程序出现不一样的结果。

在java程序中，会抛出java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException。

 

容器替代数组

以java语言为例，ArrayList将数组的很多操作做了封装，同时支持动态扩容，在底层数组空间不足时，会重新分配一块更大的内存（原来大小的1.5倍），并将原来的数据拷贝过去。

注意：最好在创建数组的时候指定数组大小，尽可能避免数组进行扩容。

jdk1.6中，数组的初始大小是10，在1.8中，初始大小是0，在第一次add时才会变为10。

 

有时候使用数组更合适：

1.ArrayList无法储存基本数据类型，如int，long等，需要封装为Integer，Long，自动拆装箱会有一定的性能损耗，所以如果特别关注性能，或者希望使用基本数据类型，可以选用数组。

2.对于数据操作比较简单的场景，可以直接使用数组

 

数组为什么从0开始而不是1？

从数组存储的内存模型上来看，下标指的是偏移(offset)，例如用a来作为首地址，a[0]，表示偏移0的位置，a[i]表示偏移i个位置，如果使用1来作为开始，在进行寻址操作时，每次都要多进行一次减法运算。

历史原因：c语言设计者从0开始计数数组下标，java语言沿用了这一习惯。