数组和链表的区别是什么?

引言:本文旨在深入探讨数组和链表之间的区别,分析它们在不同情境下的优缺点,并探讨如何根据应用需求选择合适的数据结构。通过深入理解数组和链表的内部工作原理和应用场景,读者将能够更好地应用这些知识解决实际问题,优化算法性能,提高程序效率。

题目

数组和链表的区别是什么?

推荐解析

数组

数组的定义和特点

数组(Array)是一种线性数据结构,它由一组连续的内存单元组成,每个单元都存储着相同类型的数据。数组中的每个元素可以通过一个唯一的索引(通常是整数)来访问,这个索引表示元素在数组中的位置。数组可以是一维的(包含一行数据)、二维的(包含多行数据)甚至更高维度的。

数组的特点

1)连续存储:数组中的元素在内存中是连续存储的,这意味着数组中的任何元素都可以通过索引计算出其地址,从而实现快速的随机访问。

2)固定大小:数组一旦创建,其大小通常是固定的,无法动态地增加或减少。在很多编程语言中,数组的大小必须在创建时确定,并且不能改变。

3)快速访问:由于元素在内存中的连续存储和固定的索引计算方式,数组支持高效的随机访问,时间复杂度为 O(1)。

数组的优点

1)快速访问:通过索引可以直接访问数组中的任何元素,速度非常快,适合需要频繁读取数据的场景。

2)内存空间利用率高:由于元素是连续存储的,不需要额外的指针来链接元素,因此相比链表,数组在存储同样数量的元素时占用的内存更少。

数组的缺点

1)固定大小:一旦创建,数组的大小通常是固定的,无法动态扩展或收缩,这在某些情况下会限制其灵活性。

2)插入和删除元素低效:在数组中插入或删除元素通常需要移动其他元素,特别是在数组中间或开头插入/删除元素时,需要大量的数据移动操作,时间复杂度为 O(n)。

实际应用场景

数组由于其快速访问的特性,常见于需要频繁读取数据的场景,例如:

1)存储和处理静态数据,如图像的像素数组、音频信号的采样数据等。

2)实现简单的数据结构,如栈(stack)、队列(queue)、堆(heap)等。

计算机缓存对数组访问的影响

1)空间局部性:当程序访问数组元素时,通常会顺序地访问相邻的元素或者同一行(在二维数组中)。这种顺序访问会导致数组的元素被缓存在较高级别的缓存中(如 L1 或 L2 缓存),因为缓存以缓存行(cache line)为单位存储数据,通常是连续的内存块。一旦一个元素被加载到缓存中,它的相邻元素也可能被预加载,从而利用了空间局部性。

2)时间局部性:如果程序在短时间内多次访问相同的数组元素或者同一块数据区域,那么这些数据很可能会保留在缓存中,这利用了时间局部性。由于数组的元素是连续存储的,程序可能会多次访问同一个缓存行内的元素,从而减少了访问主内存的需求,提高了访问速度。

链表

链表是由一系列节点组成的数据结构,每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。

链表的类型

1)单向链表(Singly Linked List):每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。

2)双向链表(Doubly Linked List):每个节点包含数据、指向下一个节点的指针和指向前一个节点的指针,可以双向遍历链表。

3)循环链表(Circular Linked List):尾节点指向头节点,形成一个环形结构。

链表的优点

1)动态大小:链表可以根据需要动态增长或缩减,无需预先分配固定大小的内存空间。

2)插入和删除操作高效:在链表中插入或删除节点只需改变指针指向,时间复杂度为 O(1),而不像数组那样需要移动大量元素。

3)没有固定大小限制:链表的大小仅受限于系统的可用内存大小,能够灵活应对不同的需求。

链表的缺点

1)随机访问低效:由于链表中的节点不是连续存储的,要访问特定位置的元素通常需要从头开始遍历,时间复杂度为 O(n)。

2)占用额外的存储空间:每个节点都需要额外的存储空间来存储指向下一个节点的指针(和前一个节点的指针,对于双向链表),这增加了存储开销。

3)不利于 CPU 缓存优化:链表节点在内存中存储位置不连续,可能导致 CPU 缓存未命中,性能下降。

其他补充

鱼聪明 AI 的回答:

鱼聪明 AI 地址:https://www.yucongming.com/

随着 JDK 版本的升级,Java 的数据结构和算法库也在不断优化和改进。虽然 JDK 中的核心数据结构和算法通常是经过优化的,但是针对特定使用场景或性能需求,有时会进行一些微调和改进。以下是针对链表(LinkedList)和数组(ArrayList)在 JDK 中的一些优化操作的概述:

链表(LinkedList)

  1. 性能优化
    • JDK 7 中的 LinkedList 在部分操作(例如按索引访问)上性能不如 ArrayList,因为链表的随机访问时间复杂度是 O(n)。
    • JDK 8 和更高版本中,LinkedList 的某些内部实现得到了改进,使得其在一些场景下的性能优化较为明显。例如,对于迭代器的使用进行了优化,提升了迭代访问时的效率。
  2. 内部实现变化
    • JDK 8 引入了双端队列(Deque)接口及其实现类 LinkedList 的一些优化。在使用 Deque 接口时,LinkedList 可以作为双向队列使用,提供了更多操作的灵活性和性能。
  3. 并发安全性
    • LinkedList 并不是线程安全的,即使在 JDK 较高版本中也是如此。如果需要并发访问,需要手动进行同步控制或选择使用并发集合类如 ConcurrentLinkedDeque

数组(ArrayList)

  1. 性能改进
    • JDK 的每个新版本通常会对 ArrayList 的性能进行微调和改进,尽量保证其在大多数常见操作(例如随机访问、尾部插入等)上的高效率。
    • JDK 6 和 7 中对 ArrayList 进行了一些内部细节上的优化,例如在扩容策略和数组复制等方面做了一些调整,以提高性能和稳定性。
  2. 并发处理
    • ArrayList 并不是线程安全的,如果需要在多线程环境下使用,需要进行手动的同步处理或者选择使用并发安全的替代实现,如 CopyOnWriteArrayList
  3. 扩展性
    • JDK 8 中引入了 Stream API,使得对集合类的操作更加函数式和便捷。虽然这不是直接对 ArrayList 的优化,但使得 ArrayList 可以更好地与新的函数式编程特性结合使用。

总结

随着 JDK 版本的升级,链表和数组等基本数据结构在性能和功能上都得到了不同程度的优化和改进。尽管 JDK 的标准实现通常已经足够高效,但在特定的使用场景下,特定的优化可能会对性能产生显著影响,开发人员应根据具体需求选择合适的数据结构和 JDK 版本。

欢迎交流

本文主要介绍数组和链表基本数据结构,定义,以及数据结构随着 JDK 版本升级的变化,以及计算机三级缓存以及局部性原理给数组的提升,在文末还有三个问题关于本篇文章的问题,欢迎小伙伴可以在评论区留言!近期面试鸭小程序已全面上线,想要刷题的小伙伴可以积极参与!

1)链表在插入和删除操作上具有 O(1) 的时间复杂度,但在随机访问时需要遍历,时间复杂度为 O(n)。如何根据具体应用场景权衡选择数组还是链表?

2)链表的节点可以动态分配,避免了固定大小的限制,但需要额外的指针空间来存储节点之间的链接,可能会增加内存开销。在不同的内存使用场景下,如何选择合适的数据结构以最大化内存利用率?

3)数组和链表在并发环境中的表现如何?哪种数据结构更适合多线程环境下的操作?

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:/a/733835.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

web中间件漏洞-Jenkins漏洞-弱口令、反弹shell

web中间件漏洞-Jenkins漏洞-弱口令、反弹shell Jenkins弱口令 默认用户一般为jenkins/jenkins 使用admin/admin123登陆成功 Jenkins反弹shell 格式为 println"命令".execute().text 在/tmp目录中生成shell.sh文件,并向其中写入反弹shell的语句 new…

【金】?Y? python网页前端streamlit

1、如何从 Google Colab Notebook 启动 streamit参考-How to Launch Streamlit App from Google Colab Notebook !streamlit run web.py & npx localtunnel --port 8501 & curl ipv4.icanhazip.com

【Excel经验】字符串处理方法

概览-公式汇总 序号公式功能公式公式示例公式说明1把多列内容拼接在一起,作为新的一列的内容CONCATENATE (text1,text2,…)CONCATENATE(A2,“#”,B2,“”,C2)用于根据多个列的内容拼成我们指定格式的内容,拼接的内容通常来源于原始数据,同时…

keep-alive实现页面缓存

<!--router-view 实现页面缓存--> <router-view v-slot"{Component}"><keep-alive :max"8"><component :is"Component"></component></keep-alive> </router-view>

人工智能导论笔记

有关知识表示和推理的零碎知识点 人工智能导论复习题和概念-CSDN博客 机器学习篇 机器学习分类&#xff08;根据样本数据是否带有标签&#xff09;&#xff1a;监督的机器学习、无监督的机器学习、半监督学习。 监督学习又称为“有教师学习”。在监督学习中&#xff0c;模型…

不到3毛钱的SOT23和SOT89封装18V耐压低功耗高PSRR高精度LDO稳压芯片ME6231电流0.5A电压3.3V和1.8V

前言 SOT23-5封装ME6231外观和丝印 一款国产LDO&#xff0c;某些场合&#xff0c;要把1117扔了吧&#xff0c;SOT23封装&#xff0c;虽然不是最小&#xff0c;但也是够小的了。 参考价格&#xff1a;约0.25元 概述 ME6231 系列是以 CMOS 工艺制造的 18V 耐压、低功耗、高 PSR…

windows-docker-本地部署-前端

前置条件 docker已有需要打包的文件也已经写好了 打包镜像 ip地址修改 需要根据自身修改的文件 .env.local文件存放你前端访问的端口 172.24.240.1:这部分是自己电脑的ip 如何查看本机ip&#xff0c;使用IPV4的地址。 #本地 #API_HOST_URLhttp://172.24.240.1:8091打包文…

【Linux】基础IO_3

文章目录 六、基础I/O3. 软硬链接4. 动静态库 未完待续 六、基础I/O 3. 软硬链接 使用 ln 就可以创建链接&#xff0c;使用 ln -s 可以创建软链接&#xff0c;直接使用 ln 则是硬链接。 我们对硬链接进行测试一下&#xff1a; 根据测试&#xff0c;我们知道了 硬链接就像一…

kettle从入门到精通 第七十三课 ETL之kettle kettle调用http分页接口教程

场景&#xff1a;kettle调用http接口获取数据&#xff08;由于数据量比较大&#xff0c;鉴于网络和性能考虑&#xff0c;所以接口是个分页接口&#xff09;。 方案&#xff1a;构造页码list&#xff0c;然后循环调用接口。 1、总体设计 1&#xff09;、初始化分页参数pageNum1…

LeetCode 算法:排序链表 c++

原题链接&#x1f517;&#xff1a;排序链表 难度&#xff1a;中等⭐️⭐️ 题目 给你链表的头结点 head &#xff0c;请将其按 升序 排列并返回 排序后的链表 。 示例 1&#xff1a; 输入&#xff1a;head [4,2,1,3] 输出&#xff1a;[1,2,3,4] 示例 2&#xff1a; 输…

VLAN单臂路由

1、搭建网络 搭建拓扑、规划IP、划分网段 2、交换机配置 配置脚本&#xff08;设置trunk和创建vlan很重要&#xff09; Switch>enable Switch#conf t Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.//创建vlan20 Switch(config)#vlan 20 Switch(config…

Android 添加自己的时钟小部件

小部件&#xff0c;也叫微件&#xff0c; 它的介绍参考官网 应用 widget 概览 https://developer.android.google.cn/develop/ui/views/appwidgets/overview?hlzh-cn 直接上图&#xff0c;原生系统上&#xff0c;时钟应用的小部件效果。 我也整一个。 1.创建小部件布局文…

陈好与王星越中戏传承

陈好与王星越&#xff1a;中戏传承&#xff0c;万人迷与未来之星在娱乐圈的星光璀璨中&#xff0c;我们时常被那些耀眼的明星所吸引&#xff0c;但你是否曾想过&#xff0c;他们背后的成长之路&#xff0c;是如何被一位位优秀的老师所指引的呢&#xff1f;今天&#xff0c;就让…

香橙派 5 PLUS 安装QQ(arm架构、Ubuntu系统)

1、下载QQ for Linux&#xff1a; 访问腾讯QQ官网&#xff0c;下载适用于香橙派 5 PLUS的arm架构Linux的QQ安装包。 比如&#xff1a;ARM版下载deb格式QQ安装包 ‘ QQ_3.2.9_240617_arm64_01.deb ’。 2、安装QQ for Linux&#xff1a; sudo dpkg -i [下载的文件名.deb]3、运…

【开源节流】如何通过数字化转型增强盈利能力?

引言&#xff1a;随着市场竞争的日益激烈&#xff0c;新技术发展的推动和企业发展的需求等&#xff0c;这些背景因素共同促使企业加快数字化转型步伐&#xff0c;以适应市场变化、提升竞争力并实现可持续发展。那如何通过如何通过数字化转型增强盈利能力&#xff1f;需要通过开…

食品企业仓储式批发零售一体化解决方案

食品企业需要有效应对日益复杂的市场挑战和消费者需求的快速变化的挑战并提升市场竞争力&#xff0c;仓储式类的批发零售一体化需求应运而生。这一全新的商业模式不仅整合了传统的批发和零售模式&#xff0c;还优化了供应链管理和客户体验&#xff0c;成为食品行业发展的新引擎…

如何监控巨量千川的违规行为

在这个瞬息万变的数字营销时代&#xff0c;每一分数据都蕴含着无限价值&#xff0c;尤其在电商领域&#xff0c;精准洞察与高效决策力已成为致胜关键。然而&#xff0c;面对巨量千川这一电商一体化智能营销平台的广阔天地&#xff0c;如何在海量信息中准确捕捉投放违规信息&…

51单片机STC89C52RC——6.2 定时器

一&#xff0c;定时器介绍 STC89C51RC/RD系列单片机的定时器0和定时器1&#xff0c;与传统8051的定时器完全兼容&#xff0c;当在定时器1做波特率发生器时&#xff0c;定时器0可以当两个8位定时器用。 STC89C51RC/RD系列单片机内部设置的两个16位定时器/计数器TO和T1都…

mac电脑守护神CleanMyMac2024免费版本下载

&#x1f31f; 电脑的守护神&#xff1a;CleanMyMac&#x1f47e; 亲爱的数码控们&#xff0c;是不是每次看到电脑上满满的垃圾文件和缓慢的运行速度就感到头疼呢&#xff1f;别怕&#xff0c;今天我要来给你们安利一款神奇的小帮手——CleanMyMac&#xff01;它可是我们电脑的…

gbase8s关于客户端和数据库连接的方式和应用建立连接的简单线索分工

应用和数据库的连接分为本地连接和远程连接&#xff0c;当应用程序和数据库在同一台服务器上为本地连接&#xff0c;不在一台服务器上为远程连接 1. 本地连接 本地连接三种方式&#xff1a; 通过共享内存消息系统&#xff1a;应用和数据库在同一台服务器上&#xff0c;应用程…