数据结构之链表与数组(1):数组和链表的简介

众所周知,在计算机中要对给定的数据集进行若干处理,首要任务是把数据集的一部分(当数据量非常大时,可能只能一部分一部分地读取数据到内存中来处理)或全部存储到内存中,然后再对内存中的数据进行各种处理。

例如,对于数据集S{1,2,3,4,5,6},要求S中元素的和,首先要把数据存储到内存中,然后再将内存中的数据相加。

当内存空间中有足够大的连续空间时,可以把数据连续的存放在内存中,各种编程语言中的数组一般都是按这种方式存储的(也可能有例外),如图1(b);当内存中只有一些离散的可用空间时,想连续存储数据就非常困难了,这时能想到的一种解决方式是移动内存中的数据,把离散的空间聚集成连续的一块大空间,如图1(c)所示,这样做当然也可以,但是这种情况因为可能要移动别人的数据,所以会存在一些困难,移动的过程中也有可能会把一些别人的重要数据给丢失。另外一种,不影响别人的数据存储方式是把数据集中的数据分开离散地存储到这些不连续空间中,如图1(d)。这时为了能把数据集中的所有数据联系起来,需要在前一块数据的存储空间中记录下一块数据的地址,这样只要知道第一块内存空间的地址就能环环相扣地把数据集整体联系在一起了。C/C++中用指针实现的链表就是这种存储形式。

图 1 内存分配

由上可知,内存中的存储形式可以分为连续存储和离散存储两种。因此,数据的物理存储结构就有连续存储和离散存储两种,它们对应了我们通常所说的数组和链表。

由于数组是连续存储的,在操作数组中的数据时就可以根据离首地址的偏移量直接存取相应位置上的数据,但是如果要在数据组中任意位置上插入一个元素,就需要先把后面的元素集体向后移一位为其空出存储空间。与之相反,链表是离散存储的,所以在插入一个数据时只要申请一片新空间,然后将其中的连接关系做一个修改就可以,但是显然在链表上查找一个数据时就要逐个遍历了。

考虑以上的总结可见,数组和链表各有优缺点。在具体使用时要根据具体情况选择。当查找数据操作比较多时最好用数组;当对数据集中的数据进行添加或删除比较多时最好选择链表。

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