今天講最基本的資料結構，陣列和連結串列。如果你已經滾瓜爛熟，可以跳過本文或選擇查缺補漏。

記憶體的工作原理

假設你正要去超市，需要寄存兩樣東西。這個超市的寄存櫃，一個抽屜只能放一個東西，所以你需要兩個抽屜。

將東西分別放到了1號和2號抽屜裡。

服務員將號碼牌給你後，就可以去shopping了，購物完，憑號碼牌拿東西即可。這大致就是計算機記憶體的工作原理，計算機記憶體就像很多抽屜，各個抽屜都有地址，根據地址儲存和訪問資料。

儲存單項資料時，只需要計算機提供一個儲存地址即可。當需要儲存多項資料時，會用到兩種基本方式---陣列和連結串列

假設你要編寫一個管理待辦事項的應用，需要將這些待辦事項儲存到記憶體中，用陣列還是連結串列？

陣列

使用陣列，就意味著所有待辦事項在記憶體中都是相連的。

如果你現在想新增第4個待辦事項，但後面那個抽屜放著別人的東西，這就難辦了。這種情況只能請求計算機重新分配記憶體（可容納4個待辦事項），再將所有事項移到那裡。

這裡還有個權宜之計“預留位置”：預先申請10個連續位置，以防需要新增待辦事項。這樣，只要不超過10個，就無需轉移。但它有兩個缺點:

1.請求額外記憶體可能用不上，導致浪費；

2.超過10個後，還是得轉移。

這是一個不錯的措施，但不是完美的方案。對於這種問題，我們可以用連結串列解決。

連結串列

使用連結串列，元素則可以儲存在記憶體的任何位置。

每個元素都會儲存下一個元素的記憶體地址。比如，"吃午飯"儲存下一個元素“玩滾地球”的記憶體地址13，而“玩滾地球”會儲存下一個元素“喝茶”的地址22，這樣便能將這幾項資料串在一塊了。

使用連結串列，根本不需要移動元素，元素隨便放哪都行。新增新元素時，也不需要”預留位置“，只要記憶體足夠，就能為連結串列分配記憶體。

索引

使用陣列和連結串列儲存資料，我們都會給元素編號，編號從0開始，這些元素的編號位置成為索引。

例如，下面的陣列，元素20在索引1處

讀取

陣列-隨機訪問

正因為陣列是順序儲存的，當知道起始地址，便能知道陣列中所有元素的地址，支援隨機訪問（可隨機讀取任意索引位置的值）

假設有一個數組，包含5個元素，起始地址為00，那麼我們便能簡單推算出第5個元素的地址是04

連結串列-順序訪問

而連結串列呢?元素是分開儲存的，無法推算出任意位置元素的地址，不支援隨機訪問，只能順序訪問（從第一個元素開始逐個讀取元素）。

假設有一個連結串列，儲存數值和位置如下，知道起始地址為01，但無法直接知道第5個元素的位置，因為不是順序儲存且每個元素只儲存了下一個元素的地址。

必須從頭遍歷，直到找到第5個位置的元素01>03>05>07>08。

所以，當需要隨機訪問，陣列是更好的選擇。

插入元素

陣列插入資料，必須將後面的元素後移（保持順序儲存），且有可能出現連續記憶體不足，這就得將整個陣列複製到其他地方

例如，插入“賣茶葉”到第3個位置

使用連結串列時，插入元素很簡單，只需修改它前一個元素的指向地址即可。

所以，當需要頻繁插入元素，連結串列是更好的選擇。

刪除

刪除元素呢？連結串列是更好的選，因為只需修改它前一個元素的指向地址即可。

而使用陣列時，刪除元素後，必須將後面的元素都向前移（保持順序儲存）。

常見操作的執行時間

需要注意的是，連結串列刪除元素時，當能夠立即刪除元素時，執行時間才為O(1), 因為通常我們都記錄了連結串列的第一個和最後一個元素。其他情況均為O(n)，因為需要通過順序遍歷再刪除。

總結

陣列

儲存位置：順序儲存。

優點：支援隨機訪問，讀取速度快。

缺點：插入和刪除資料較慢，需要移動元素。

連結串列

儲存位置：分開儲存，每個元素都儲存了下一個元素的地址。

優點：插入和刪除資料快，無需移動元素，只需修改它前面元素的指向地址即可。

缺點：只支援順序訪問，讀取速度較慢。

讀取多，插入少，用陣列。

讀取少，插入多，用連結串列。

但在實際應用中，陣列用的更多一，因為它支援隨機讀取。

文章首發於公眾號【KEN DO EVERTHING】
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