数组的基本概念与特性
- 定义:数组是一种线性数据结构,用于存储相同类型的元素集合
- 特性:连续内存分配、固定大小(静态数组)或动态扩展(动态数组)、通过索引访问
- 常见类型:一维数组、多维数组、关联数组(如哈希表)
数组的创建与初始化
- 静态初始化:声明时直接赋值(如
int[] arr = {1, 2, 3};) - 动态初始化:声明后通过循环或逐个赋值(如
int[] arr = new int[5];) - 不同编程语言的语法差异(Python列表、Java/C++数组、JavaScript数组等)
常见数组操作
- 访问元素:通过索引(如
arr[0]),注意越界问题 - 插入与删除:
- 尾部操作(O(1)时间复杂度)
- 中间操作(需移动元素,O(n)时间复杂度)
- 遍历:for循环、foreach语法、迭代器
- 查找:线性查找(O(n))、二分查找(O(log n),需有序数组)
数组的高级操作
- 排序算法:快速排序、归并排序、冒泡排序的实现与比较
- 合并与拆分:数组合并(concat)、切片(slice/splice)
- 内存管理:浅拷贝与深拷贝的区别(如Python中
copy模块的使用)
性能优化与注意事项
- 预分配空间以减少动态扩容开销(如Java的
ArrayList) - 避免频繁的中间插入/删除操作
- 多维数组的内存布局(行优先 vs 列优先)
实际应用场景
- 数据处理:统计、过滤、映射(如使用
map/filter函数) - 算法实现:动态规划、滑动窗口等经典问题
- 与其他数据结构的转换(如字符串、链表、树等)
常见问题与解决方案
- 越界异常处理
- 稀疏数组的压缩存储(如CSR格式)
- 语言特定问题(如JavaScript的数组类型混淆)
(注:可根据具体技术栈或需求扩展子章节内容,如函数式编程中的数组操作、GPU加速计算等。)