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2023-08-21 19:32:37 +08:00
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@@ -4,7 +4,7 @@ comments: true
# 4.1   数组
「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」。
「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。
![数组定义与存储方式](array.assets/array_definition.png)
@@ -293,14 +293,14 @@ elementAddr = firtstElementAddr + elementLength * elementIndex
### 3.   插入元素
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。
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。
![数组插入元素示例](array.assets/array_insert_element.png)
<p align="center"> 图:数组插入元素示例 </p>
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。
![数组插入元素](array.assets/array_insert_element.png)
<p align="center"> 图:数组插入元素 </p>
=== "Java"
```java title="array.java"
@@ -470,14 +470,14 @@ elementAddr = firtstElementAddr + elementLength * elementIndex
### 4. &nbsp; 删除元素
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。
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。
![数组删除元素示例](array.assets/array_remove_element.png)
<p align="center"> 图:数组删除元素示例 </p>
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。
![数组删除元素](array.assets/array_remove_element.png)
<p align="center"> 图:数组删除元素 </p>
=== "Java"
```java title="array.java"

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@@ -6,7 +6,9 @@ comments: true
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。
「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。
「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。
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。
![链表定义与存储方式](linked_list.assets/linkedlist_definition.png)
@@ -18,7 +20,7 @@ comments: true
- 尾节点指向的是“空”,它在 Java, C++, Python 中分别被记为 $\text{null}$ , $\text{nullptr}$ , $\text{None}$ 。
- 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”。
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**。
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**。
=== "Java"
@@ -403,13 +405,13 @@ comments: true
### 2. &nbsp; 插入节点
**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 $O(1)$ 。
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 $O(1)$ 。
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。
![链表插入节点](linked_list.assets/linkedlist_insert_node.png)
![链表插入节点示例](linked_list.assets/linkedlist_insert_node.png)
<p align="center"> 图:链表插入节点 </p>
<p align="center"> 图:链表插入节点示例 </p>
=== "Java"
@@ -545,7 +547,7 @@ comments: true
### 3. &nbsp; 删除节点
在链表中删除节点也非常便,只需改变一个节点的引用(指针)即可。
如下图所示,在链表中删除节点也非常便,**只需改变一个节点的引用(指针)即可**
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。
@@ -1120,11 +1122,11 @@ comments: true
## 4.2.3 &nbsp; 常见链表类型
**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 $\text{None}$
如下图所示,常见的链表类型包括三种
**环形链表**。如果我们令单向链表的节点指向头节点(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
**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。
- **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 $\text{None}$
- **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。
- **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。
=== "Java"