理解数据结构:动态数组与线性结构解析
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更新于2024-08-12
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"数据结构入门笔记"
这篇笔记主要介绍了数据结构的基础知识,特别是关于数组和动态数组的概念。数据结构是编程中的重要概念,它是指在计算机中存储、组织数据的方式,使得数据的操作更加高效。数据结构的选择直接影响到算法的效率和程序的性能。
#### 编程:人与机器的沟通
编程不仅仅是编写代码,更是人类与计算机交流的一种方式。正确地表达语义(宏观逻辑和内容)和使用正确的表达方式(微观的结构和函数等)是编程的关键。良好的数据结构设计可以帮助我们更好地实现这种沟通。
#### 数组List
数组是一种基本的数据结构,属于线性结构,通常基于静态数组实现。当数组容量固定时,为了适应数据量的变化,可以采用动态数组来解决固定容量的问题。静态数组在内存中分配一块连续的空间,而动态数组则允许在运行时改变其大小。
##### 数组的优缺点
- 最大的优点:支持快速查询。由于数组的元素在内存中是连续存储的,通过索引可以直接访问,因此查询速度非常快。
- 适合于索引有语义的情况,即索引本身具有一定的含义,如数据库表中的主键索引。
#### 动态数组
动态数组是在数组基础上构建的,它提供了添加、删除、交换和读取等基本操作。同时,动态数组还需要处理当前个数、当前容量、扩容和缩容等问题。例如,在Java中,ArrayList类就是动态数组的一个实现。
```java
public class Array<E> {
private E[] data;
private int size;
private int capacity;
// 构造方法
public Array(int capacity) {
data = (E[]) new Object[capacity];
size = 0;
}
// 默认构造,默认数组容量为10
public Array() {
this(10);
}
// 通过已有数组创建动态数组
public Array(E[] arr) {
data = (E[]) new Object[arr.length];
for (int i = 0; i < arr.length; i++)
data[i] = arr[i];
size = arr.length;
}
// 其他方法,如添加元素、获取元素个数、获取容量、判断是否为空等
}
```
在这个简单的动态数组实现中,当数组满时,会通过`resize`方法自动扩容,通常是将容量翻倍。这确保了在添加元素时不会溢出,并且在大多数情况下保持了较好的性能。不过,频繁的扩容操作会导致不必要的内存开销,所以在设计数据结构时需要权衡容量增长策略。
总结来说,理解并掌握数据结构中的数组和动态数组对于编程初学者至关重要,它们是构建更复杂数据结构的基础,如链表、栈、队列、集合以及各种高级数据结构(如树、图等)。通过学习和实践这些基础数据结构,可以提升解决问题的能力,为后续的算法学习和软件开发打下坚实的基础。
2020-03-31 上传
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yuzhi77
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