演算法快學筆記（二）：陣列與連結串列
1. 說明
當程式需要將資料儲存到記憶體時，計算機會給你一個儲存地址。需要存
儲多項資料時，有兩種基本方式——陣列和連結串列。但它們並非都適用於所有的情形，因此知道它們的特性很重要。本文將對陣列與連結串列的原理與優缺點進行總結。
2. 陣列
使用陣列儲存多個元素的時候，陣列中元素的地址時刻都是挨在一起的，為了便於理解，以看電影為例進行說明。
你和你小夥伴的關係都非常的好，如果一起看電影必須要座位要挨在一起，你先和兩個小夥伴去看電影，到了電影院只坐有連續三個空位的地方（陣列初始化）。找到地方就坐後又來了一位朋友，但原來坐的地方沒有空位置，這時只能重新找一個可坐下所有人的地方（陣列插入新元素
真是太麻煩了。同樣，在陣列中新增/刪除元素也很麻煩。因此陣列新增/刪除元素的速度都會很慢。
對於新增元素的一種解決之道是“預留座位”：即便你們現在只有3個小夥伴，也請計算機提供10個位置，以防臨時有朋友來的情況。這樣，只要小夥伴不超過10個，就無需轉移。
該方案存在兩個缺點。
- 你額外請求的位置可能根本用不上，這將浪費記憶體。你沒有使用，別人也用不了。
- 待辦事項超過10個後，你還得轉移。
連結串列的每個元素都儲存了下一個元素的地址，從而使一系列隨機的記憶體地址串在一起，因此連結串列中的元素可儲存在記憶體的任何地方，當新增/刪除元素時其他的元素都不需要移動。同樣以看電影為例對連結串列進行說明。
假設你與10位朋友去看一部很火的電影。你們11人想坐在一起，但看電影的人較多，沒有11個在一起的座位，如果是陣列的解決方式，這個電影就看不了了，因為實在沒有這麼多空的位置是在一起的。連結串列的解決方式是“既然這樣，我們分開來坐，但是為大家之間還可能會聯絡，因此每個人都依次記得下一個人的座位號，例如A記得B的座位號是008,B記得C的座位號是102…”，因此，只要有足夠的記憶體空間，就能為連結串列分配記憶體
4. 陣列與連結串列的查詢
從看電影的例子可以看出，使用連結串列的方式，解決入場觀看（初始化），以及中途人員變動(新增/刪除)是一個比較好的方案，但是如果用來找你的小夥伴了？考慮以下兩種操作
4.1 全部查詢
- 陣列方式：由於所有小夥伴都做在一起，只要找到第一個，其他的就都能找到。
- 連結串列方式：雖然小夥伴都是分散做的，但是由於每個小夥伴都知道下一個小夥伴的座位號，因此要找全部小夥伴也比較方便
4.2 隨機查詢
假設10個小夥伴的入場看電影的時候，是按照年齡從小到大的順序入場的，你突然要找年齡最大的那個小夥伴。
- 陣列方式：由於所有小夥伴都做在一起，找到第一個人後，他的座位號+10就是年齡最大的那個小夥伴。
- 連結串列方式：由於小夥伴都是分散坐的，所以你只能從第一個人問第二個人的座位號，到第二個人那邊後，問他第三個人的座位號，以此類推。
通過上面的例子可以看出，在隨機讀取的場景：
- 需要隨機地讀取元素時，陣列的效率很高，因為可迅速找到陣列的任何元素。
- 在連結串列中元素並非靠在一起的，你無法迅速計算出第i個元素的記憶體地址，而必須先訪問第一個元素以獲取第二個元素的地址，再訪問第二個元素以獲取第三個元素的地址，以此類推，直到訪問第i個元素。
5. 總結
- 需要儲存多個元素時，可使用陣列或連結串列。
- 陣列的元素都在一起。
- 連結串列的元素是分開的，其中每個元素都儲存了下一個元素的地址。
- 陣列的隨機讀取速度很快。
- 連結串列的插入和刪除速度很快。
- 在同一個陣列中，所有元素的型別都必須相同（都為int、 double等）。