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@@ -4,7 +4,7 @@ comments: true
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# 4.1 数组
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「数组 array」是一种线性数据结构,其将相同类型元素存储在连续的内存空间中。我们将某个元素在数组中的位置称为该元素的「索引 index」。
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「数组 array」是一种线性数据结构,其将相同类型元素存储在连续的内存空间中。我们将元素在数组中的位置称为该元素的「索引 index」。下图展示了数组的主要术语和概念。
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@@ -293,14 +293,14 @@ elementAddr = firtstElementAddr + elementLength * elementIndex
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### 3. 插入元素
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数组元素在内存中是“紧挨着的”,它们之间没有空间再存放任何数据。这意味着如果想要在数组中间插入一个元素,则需要将该元素之后的所有元素都向后移动一位,之后再把元素赋值给该索引。
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数组元素在内存中是“紧挨着的”,它们之间没有空间再存放任何数据。如下图所示,如果想要在数组中间插入一个元素,则需要将该元素之后的所有元素都向后移动一位,之后再把元素赋值给该索引。
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<p align="center"> 图:数组插入元素示例 </p>
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值得注意的是,由于数组的长度是固定的,因此插入一个元素必定会导致数组尾部元素的“丢失”。我们将这个问题的解决方案留在列表章节中讨论。
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<p align="center"> 图:数组插入元素 </p>
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=== "Java"
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```java title="array.java"
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@@ -470,14 +470,14 @@ elementAddr = firtstElementAddr + elementLength * elementIndex
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### 4. 删除元素
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同理,如果我们想要删除索引 $i$ 处的元素,则需要把索引 $i$ 之后的元素都向前移动一位。
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同理,如下图所示,若想要删除索引 $i$ 处的元素,则需要把索引 $i$ 之后的元素都向前移动一位。
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<p align="center"> 图:数组删除元素示例 </p>
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请注意,删除元素完成后,原先末尾的元素变得“无意义”了,所以我们无须特意去修改它。
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<p align="center"> 图:数组删除元素 </p>
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=== "Java"
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```java title="array.java"
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@@ -6,7 +6,9 @@ comments: true
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内存空间是所有程序的公共资源,在一个复杂的系统运行环境下,空闲的内存空间可能散落在内存各处。我们知道,存储数组的内存空间必须是连续的,而当数组非常大时,内存可能无法提供如此大的连续空间。此时链表的灵活性优势就体现出来了。
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「链表 linked list」是一种线性数据结构,其中的每个元素都是一个节点对象,各个节点通过“引用”相连接。引用记录了下一个节点的内存地址,我们可以通过它从当前节点访问到下一个节点。这意味着链表的各个节点可以被分散存储在内存各处,它们的内存地址是无须连续的。
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「链表 linked list」是一种线性数据结构,其中的每个元素都是一个节点对象,各个节点通过“引用”相连接。引用记录了下一个节点的内存地址,通过它可以从当前节点访问到下一个节点。
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链表的设计使得各个节点可以被分散存储在内存各处,它们的内存地址是无须连续的。
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@@ -18,7 +20,7 @@ comments: true
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- 尾节点指向的是“空”,它在 Java, C++, Python 中分别被记为 $\text{null}$ , $\text{nullptr}$ , $\text{None}$ 。
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- 在 C, C++, Go, Rust 等支持指针的语言中,上述的“引用”应被替换为“指针”。
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链表节点 `ListNode` 如以下代码所示。每个节点除了包含值,还需额外保存一个引用(指针)。因此在相同数据量下,**链表比数组占用更多的内存空间**。
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如以下代码所示,链表节点 `ListNode` 除了包含值,还需额外保存一个引用(指针)。因此在相同数据量下,**链表比数组占用更多的内存空间**。
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=== "Java"
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@@ -403,13 +405,13 @@ comments: true
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### 2. 插入节点
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**在链表中插入节点非常容易**。假设我们想在相邻的两个节点 `n0` , `n1` 之间插入一个新节点 `P` ,则只需要改变两个节点引用(指针)即可,时间复杂度为 $O(1)$ 。
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在链表中插入节点非常容易。如下图所示,假设我们想在相邻的两个节点 `n0` , `n1` 之间插入一个新节点 `P` ,**则只需要改变两个节点引用(指针)即可**,时间复杂度为 $O(1)$ 。
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相比之下,在数组中插入元素的时间复杂度为 $O(n)$ ,在大数据量下的效率较低。
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<p align="center"> 图:链表插入节点 </p>
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<p align="center"> 图:链表插入节点示例 </p>
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=== "Java"
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@@ -545,7 +547,7 @@ comments: true
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### 3. 删除节点
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在链表中删除节点也非常简便,只需改变一个节点的引用(指针)即可。
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如下图所示,在链表中删除节点也非常方便,**只需改变一个节点的引用(指针)即可**。
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请注意,尽管在删除操作完成后节点 `P` 仍然指向 `n1` ,但实际上遍历此链表已经无法访问到 `P` ,这意味着 `P` 已经不再属于该链表了。
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@@ -1120,11 +1122,11 @@ comments: true
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## 4.2.3 常见链表类型
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**单向链表**。即上述介绍的普通链表。单向链表的节点包含值和指向下一节点的引用两项数据。我们将首个节点称为头节点,将最后一个节点成为尾节点,尾节点指向空 $\text{None}$ 。
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如下图所示,常见的链表类型包括三种。
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**环形链表**。如果我们令单向链表的尾节点指向头节点(即首尾相接),则得到一个环形链表。在环形链表中,任意节点都可以视作头节点。
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**双向链表**。与单向链表相比,双向链表记录了两个方向的引用。双向链表的节点定义同时包含指向后继节点(下一个节点)和前驱节点(上一个节点)的引用(指针)。相较于单向链表,双向链表更具灵活性,可以朝两个方向遍历链表,但相应地也需要占用更多的内存空间。
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- **单向链表**:即上述介绍的普通链表。单向链表的节点包含值和指向下一节点的引用两项数据。我们将首个节点称为头节点,将最后一个节点成为尾节点,尾节点指向空 $\text{None}$ 。
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- **环形链表**:如果我们令单向链表的尾节点指向头节点(即首尾相接),则得到一个环形链表。在环形链表中,任意节点都可以视作头节点。
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- **双向链表**:与单向链表相比,双向链表记录了两个方向的引用。双向链表的节点定义同时包含指向后继节点(下一个节点)和前驱节点(上一个节点)的引用(指针)。相较于单向链表,双向链表更具灵活性,可以朝两个方向遍历链表,但相应地也需要占用更多的内存空间。
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=== "Java"
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