理解数据结构：动态数组与线性结构解析

"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。