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陣列和連結串列區別

談到連結串列與陣列的區別,可以從幾個不同的角度來談,

首先從邏輯結構上說,兩者都是資料結構的一種,但存在區別,

陣列是申請的一塊連續的記憶體空間,並且是在編譯階段就要確定空間大小的,同時在執行階段是不允許改變的,所以它不能夠隨著需要的改變而增加或減少空間大小,所以當資料量大的時候,有可能超出了已申請好的陣列上限,產生資料越界,或者是資料量很小,對於沒有使用的陣列空間,造成記憶體浪費。

連結串列則是動態申請的記憶體空間,並不像陣列一樣需要事先申請好大小,連結串列是現用現申請就OK,根據需求動態的申請或刪除記憶體空間,對於的是增加或刪除資料,所以比陣列要靈活。

再從物理儲存即記憶體分配上分析,

陣列是連續的記憶體,對於訪問資料,可以通過下標直接讀取,時間複雜度為O(1),而新增刪除資料就比較麻煩,需要移動運算元所在位置後的所有資料,時間複雜度為O(N)。

連結串列是物理上非連續的記憶體空間,對於訪問資料,需要從頭便利整個連結串列直到找到要訪問的資料,沒有陣列有效,但是在新增和刪除資料方面,只需要知道操作位置的指標,很方便可以實現增刪,教陣列比較靈活有效率。

所以綜合以上,對於快速訪問資料,不經常有新增刪除操作的時候選擇陣列實現,而對於經常新增刪除資料,對於訪問沒有很高要求的時候選擇連結串列。

  • 陣列是將元素在記憶體中連續存放,由於每個元素佔用記憶體相同,可以通過下標迅速訪問陣列中任何元素。但是如果要在陣列中增加一個元素,需要移動大量元素,在記憶體中空出一個元素的空間,然後將要增加的元素放在其中。同樣的道理,如果想刪除一個元素,同樣需要移動大量元素去填掉被移動的元素。如果應用需要快速訪問資料,很少或不插入和刪除元素,就應該用陣列。
  • 連結串列恰好相反,連結串列中的元素在記憶體中不是順序儲存的,而是通過存在元素中的指標聯絡到一起。比如:上一個元素有個指標指到下一個元素,以此類推,直到最後一個元素。如果要訪問連結串列中一個元素,需要從第一個元素開始,一直找到需要的元素位置。但是增加和刪除一個元素對於連結串列資料結構就非常簡單了,只要修改元素中的指標就可以了。如果應用需要經常插入和刪除元素你就需要用連結串列資料結構了。

   *C++語言中可以用陣列處理一組資料型別相同的資料,但不允許動態定義陣列的大小,即在使用陣列之前必須確定陣列的大小。而在實際應用中,使用者使用陣列之前有時無法準確確定陣列的大小,只能將陣列定義成足夠大小,這樣陣列中有些空間可能不被使用,從而造成記憶體空間的浪費。

連結串列是一種常見的資料組織形式,它採用動態分配記憶體的形式實現。需要時可以用new分配記憶體空間,不需要時用delete將已分配的空間釋放,不會造成記憶體空間的浪費。
  (1) 從邏輯結構角度來看
     a, 陣列必須事先定義固定的長度(元素個數),不能適應資料動態地增減的情況。當資料增加時,可能超出原先定義的元素個數;當資料減少時,造成記憶體浪費。
     b,連結串列動態地進行儲存分配,可以適應資料動態地增減的情況,且可以方便地插入、刪除資料項。(陣列中插入、刪除資料項時,需要移動其它資料項)
  (2)從記憶體儲存角度來看
     a,(靜態)陣列從棧中分配空間, 對於程式設計師方便快速,但自由度小。
     b, 連結串列從堆中分配空間, 自由度大但申請管理比較麻煩.

連結串列的效率為何比陣列低些?先從兩者的初始化開始。陣列無需初始化,因為陣列的元素在記憶體的棧區,系統自動申請空間。而連結串列的結點元素在記憶體的堆區,每個元素須手動申請空間,如malloc。也就是說陣列是靜態分配記憶體,而連結串列是動態分配記憶體。連結串列如此麻煩為何還要用連結串列呢?陣列不能完全代替連結串列嗎?回到這個問題只需想想我們當初是怎麼完成學生資訊管理系統的。為何那時候要用連結串列?因為學生管理系統中的插入,刪除等操作都很靈活,而陣列則大小固定,也無法靈活高效的插入,刪除。因為堆操作靈活性更強。陣列每次插入一個元素就需要移動已有元素,而連結串列元素在堆上,無需這麼麻煩。

說了這麼多,陣列和連結串列的區別整理如下:

陣列靜態分配記憶體,連結串列動態分配記憶體;

陣列在記憶體中連續,連結串列不連續;

陣列元素在棧區,連結串列元素在堆區;

陣列利用下標定位,時間複雜度為O(1),連結串列定位元素時間複雜度O(n);

陣列插入或刪除元素的時間複雜度O(n),連結串列的時間複雜度O(1)。