数组:为什么很多编程语言中数组都从0开始编号?

1. 数组

  1.  数组是一种线性数据结构。常见的的线性表结构有数组、链表、队列、栈 ,非线性表为树、图。
  2.  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. 数组下标随机访问

  查询效率高。
  计算机随机访问数组中的某个元素时,通过下面的寻址公式计算元素存储的的内存地址;若下标以1开始,则要进行一次(i -1)操作。

// 元素内存地址 =  首地址 + 偏移量 * 数组类型的长度                     
a[i]_address = base_address + i * data_type_size

  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)。

3. 插入和删除

  为了保证数组的连续性,需要做大量的数据搬移工作。

  1) 插入:从最好O(1) 最坏O(n) 平均O(n);
  2) 插入:数组若无序,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:从最好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,再触发一次真正的删除操作。即JVM标记清除                  垃圾回收算法。

4. 容器和数组

  相比于数组,Java中的ArrayList封装了数组的很多操作,并支持动态扩容。但是一旦超过存储容量,扩容时比较耗内存,因为涉及到内存申请和数据搬移。

4.1 数组适合的场景:  

  1) 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;
  2) 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;
  3) 表示多维数组时,数组往往更加直观;
  4) 业务开发使用容器即可。若涉及底层开发,如网络框架,性能优化等,则最好选择数组。

5.  解答开篇问题

  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。
  2. 也有一定的历史原因,C 语言设计者用 0 开始计数数组下标,后面语言延续此设计。
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