顺序表的访问方式及性能对比

# 1. 介绍顺序表的基本概念

顺序表是一种线性表的存储结构，它将数据元素顺序存放在计算机内存中的一块连续存储空间中。顺序表的基本特点是元素之间的逻辑顺序与物理顺序相同，可以通过下标快速访问元素。通过顺序表，我们可以实现对元素的快速查找、插入和删除操作。顺序表的定义包括两部分：元素集合和元素之间的线性关系。顺序表的实现方式多样，包括静态顺序表和动态顺序表，它们各有优劣。掌握顺序表的基本概念是深入理解数据结构和算法的重要一步，也为后续深入学习其他数据结构打下坚实基础。

# 2. 顺序表的实现方式

顺序表是一种基本的数据结构，它在内存中占据一系列的连续存储空间，可以通过元素在内存中的相对位置来实现元素之间的顺序关系。顺序表的实现方式主要分为静态顺序表和动态顺序表。

### 2.1 静态顺序表

静态顺序表是指在程序运行前就确定了顺序表的最大容量，不允许在运行过程中动态改变容量。静态顺序表通常使用数组来实现。

#### 2.1.1 静态顺序表的特点

- 静态顺序表的容量在创建时就确定，不能动态扩展或缩减。
- 静态顺序表的插入和删除操作相对困难，因为需要移动元素位置。
- 静态顺序表的存储空间是连续分配的，可随机访问元素。

#### 2.1.2 静态顺序表的存储结构

静态顺序表的存储结构由一个固定大小的数组和一个记录当前元素个数的变量组成。如下是一个简单的静态顺序表的定义示例：

class StaticArrayList:
    def __init__(self, capacity):
        self.data = [None] * capacity
        self.length = 0

### 2.2 动态顺序表

动态顺序表是指在程序运行过程中可以动态改变顺序表的容量，从而实现灵活的存储需求。动态顺序表通常使用动态数组来实现，如 Python 中的 `List`。

#### 2.2.1 动态顺序表的特点

- 动态顺序表的容量可以根据需要动态增长或减少，提高了灵活性。
- 动态顺序表插入和删除元素相对便捷，不需要移动所有元素。
- 动态顺序表的存储空间可能不连续，可能会有空洞。

#### 2.2.2 动态顺序表的实现原理

动态顺序表通过动态调整数组大小来实现容量的动态变化，当元素数量接近当前容量时，会触发扩容操作。相反，当元素数量减少到一定程度时，可能会触发缩减容量的操作。动态扩容通常会涉及数组的重新分配和数据的搬迁，这是为了保持元素的相对顺序不变。

在 Python 中，List 类就是一个动态顺序表的典型实现，它可以动态调整存储空间，保持高效的插入和删除操作。

# 3. 顺序表的插入操作与性能分析

顺序表的插入操作是在表中某个位置插入一个元素，并且需要对表中其他元素做相应的调整。在本章节中，我们将分析顺序表的插入操作的具体步骤以及其时间复杂度和空间复杂度。

#### 3.1 在顺序表的尾部插入元素

##### 3.1.1 插入操作步骤

在顺序表的尾部插入元素