【数据结构与算法】数组与链表的比较与应用

sockstack / 523 / 2023-07-29 10:43:56

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ChatGPT 可用网址，仅供交流学习使用，如对您有所帮助，请收藏并推荐给需要的朋友。 <a href="https://ckai.xyz/?sockstack&section=detail" target="__blank">https://ckai.xyz</a> ## 1、数组

数组是一个存储元素的线性集合，它使用一块`连续`的内存空间保存数据，保存的数据的个数在分配内存的时候就是确定的。

![](/upload/img/20230802/64ca0d71a7de.png)

访问数组中第 n 个元素的时间花费是O(1) ，在数组中查找一个指定的元素则是O(N)。

向数组中插入或删除元素时，最好的情况是在数组的末尾进行操作，时间复杂度是O(1) ，最坏情况是插入或者删除第一个元素，时间复杂度是O(N) 。

在数组的任意位置插入或删除元素时，后面的元素全部需要移动，移动的元素和元素个数有关，总体的时间复杂度仍然是O(N) 。

## 2、链表

链表是由一组节点组成的集合。每个节点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。每个节点都使用一个对象的引用指向它的后继，最后一个节点的指针指向NULL。

链表不需要提前分配固定大小存储空间，当需要存储数据的时候分配一块内存并将这块内存插入链表中。

![](/upload/img/20230802/64ca0bcf2492.png)

链表分为单链表、双链表、循环链表。

双链表和单链表类似，每一个元素都有前驱和后继，但是第一个元素没有前驱，最后一个元素没有后继，指针指向的都是NULL。

循环链表和单链表也类似，但是最后一个元素的后继指向第一个元素。

链表的删除和修改操作的复杂度都是O(1)，但是便利到指定的n元素的复杂度是O(n).

## 3、链表和数组的区别

|              | 数组                                                         | 链表                                                         |
| ------------ | ------------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------------------ |
| 动态存储分配 | 数组必须事先定义固定的长度（元素个数），不能适应数据动态地增减的情况。当数据增加时，可能超出原先定义的元素个数；当数据减少时，造成内存浪费。 | 链表动态地进行存储分配，可以适应数据动态地增减的情况，且可以方便地插入、删除数据项。（数组中插入、删除数据项时，需要移动其它数据项）。 |
| 逻辑结构角度 | 数组是将元素在内存中连续存放，由于每个元素占用内存相同，可以通过下标迅速访问数组中任何元素。但是如果要在数组中增加一个元素，需要移动大量元素，在内存中空出一个元素的空间，然后将要增加的元素放在其中。同理，如果想删除一个元素，同样需要移动大量元素去填掉被移动的元素。如果应用需要快速访问数据，很少或不插入和删除元素，就应该用数组。 | 链表中的元素在内存中不是顺序存储的，而是通过存在元素中的指针联系到一起。比如：上一个元素有个指针指到下一个元素，以此类推，直到最后一个元素。如果要访问链表中一个元素，需要从第一个元素开始，一直找到需要的元素位置。但是增加和删除一个元素对于链表数据结构就非常简单了，只要修改元素中的指针就可以了。如果应用需要经常插入和删除元素你就需要用链表数据结构了。 |
| 内存存储角度 | (静态)数组从栈中分配空间, 对于程序员方便快速,但自由度小。    | 链表从堆中分配空间, 自由度大但申请管理比较麻烦。             |
| 总结         | 1）数组静态分配内存，链表动态分配内存；2）数组在内存中连续，链表不连续；3）数组元素在栈区，链表元素在堆区；4）数组利用下标定位，时间复杂度为O(1)，链表定位元素时间复杂度O(n)；5）数组插入或删除元素的时间复杂度O(n)，链表的时间复杂度O(1 |                                                              |

【数据结构与算法】数组与链表的比较与应用

作者

sockstack

许可协议

CC BY 4.0

发布于

2023-07-29

修改于

2024-05-03

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