学习笔记(二)—— 顺序表

一、顺序表的形式

在程序中,经常需要将一组(通常是同为某个类型的)数据元素作为整体管理和使用,需要创建这种元素组,用变量记录它们,传进传出函数等。一组数据中包含的元素个数可能发生变化(可以增加或删除元素)。

对于这种需求,最简单的解决方案便是将这样一组元素看成一个序列,用元素在序列里的位置和顺序,表示实际应用中的某种有意义的信息,或者表示数据之间的某种关系。

这样的一组序列元素的组织形式,我们可以将其抽象为线性表。一个线性表是某类元素的一个集合,还记录着元素之间的一种顺序关系。线性表是最基本的数据结构之一,在实际程序中应用非常广泛,它还经常被用作更复杂的数据结构的实现基础。

根据线性表的实际存储方式,分为两种实现模型:

  • 顺序表:将元素顺序地存放在一块连续的存储区里,元素间的顺序关系由它们的存储顺序自然表示。
  • 链表:将元素存放在通过链接构造起来的一系列存储块中。

1.1、顺序表的基本形式

图a表示的是顺序表的基本形式,数据元素本身连续存储,每个元素所占的存储单元大小固定相同,元素的下标是其逻辑地址,而元素存储的物理地址(实际内存地址)可以通过存储区的起始地址Loc (e0)加上逻辑地址(第i个元素)与存储单元大小(c)的乘积计算而得,即:

Loc(ei) = Loc(e0) + c*i

故,访问指定元素时无需从头遍历,通过计算便可获得对应地址,其时间复杂度为O(1)。

如果元素的大小不统一,则须采用图b的元素外置的形式,将实际数据元素另行存储,而顺序表中各单元位置保存对应元素的地址信息(即链接)。由于每个链接所需的存储量相同,通过上述公式,可以计算出元素链接的存储位置,而后顺着链接找到实际存储的数据元素。注意,图b中的c不再是数据元素的大小,而是存储一个链接地址所需的存储量,这个量通常很小。

图b这样的顺序表也被称为对实际数据的索引,这是最简单的索引结构。


二、顺序表的结构与实现

2.1、顺序表的结构

一个顺序表的完整信息包括两部分,一部分是表中的元素集合,另一部分是为实现正确操作而需记录的信息,即有关表的整体情况的信息,这部分信息主要包括元素存储区的容量和当前表中已有的元素个数两项。


2.2、顺序表的两种基本实现方式

图a为一体式结构,存储表信息的单元与元素存储区以连续的方式安排在一块存储区里,两部分数据的整体形成一个完整的顺序表对象。

一体式结构整体性强,易于管理。但是由于数据元素存储区域是表对象的一部分,顺序表创建后,元素存储区就固定了。

图b为分离式结构,表对象里只保存与整个表有关的信息(即容量和元素个数),实际数据元素存放在另一个独立的元素存储区里,通过链接与基本表对象关联。


2.3、元素存储区替换

一体式结构由于顺序表信息区与数据区连续存储在一起,所以若想更换数据区,则只能整体搬迁,即整个顺序表对象(指存储顺序表的结构信息的区域)改变了。

分离式结构若想更换数据区,只需将表信息区中的数据区链接地址更新即可,而该顺序表对象不变。


2.4、元素存储区扩充

采用分离式结构的顺序表,若将数据区更换为存储空间更大的区域,则可以在不改变表对象的前提下对其数据存储区进行了扩充,所有使用这个表的地方都不必修改。只要程序的运行环境(计算机系统)还有空闲存储,这种表结构就不会因为满了而导致操作无法进行。人们把采用这种技术实现的顺序表称为动态顺序表,因为其容量可以在使用中动态变化。

扩充的两种策略:

  • 每次扩充增加固定数目的存储位置,如每次扩充增加10个元素位置,这种策略可称为线性增长。
    特点:节省空间,但是扩充操作频繁,操作次数多。
  • 每次扩充容量加倍,如每次扩充增加一倍存储空间。
    特点:减少了扩充操作的执行次数,但可能会浪费空间资源。以空间换时间,推荐的方式。

三、顺序表的操作

3.1、增加元素

如图所示,为顺序表增加新元素111的三种方式:

  1. 尾端加入元素:直接在尾部加入,时间复杂度为O(1)
  2. 非保序的加入元素(不常见):将插入位置的原元素调换到末尾,时间复杂度为O(1)
  3. 保序的元素加入:在某一位置插入元素后,原位置的元素依次后移,时间复杂度为O(n)

3.2、删除元素

  1. 删除表尾元素:直接删除,时间复杂度为O(1)
  2. 非保序的元素删除(不常见):元素删除后,直接将末尾的元素插入到删除位置,时间复杂度为O(1)
  3. 保序的元素删除:元素删除后,删除位置后面的元素依次前移,时间复杂度为O(n)

四、python中的顺序表

Python中的 listtuple 两种类型采用了顺序表的实现技术,具有前面讨论的顺序表的所有性质。

tuple 是不可变类型,即不变的顺序表,因此不支持改变其内部状态的任何操作,而其他方面,则与 list 的性质类似。

4.1、list 的基本实现技术

Python标准类型 list 就是一种元素个数可变的线性表,可以加入和删除元素,并在各种操作中维持已有元素的顺序(即保序),而且还具有以下行为特征:

  • 基于下标(位置)的高效元素访问和更新,时间复杂度应该是O(1);
    为满足该特征,应该采用顺序表技术,表中元素保存在一块连续的存储区中。
  • 允许任意加入元素,而且在不断加入元素的过程中,表对象的标识(函数id得到的值)不变。
    为满足该特征,就必须能更换元素存储区,并且为保证更换存储区时 list 对象的标识id不变,只能采用分离式实现技术。

在Python的官方实现中,list就是一种采用分离式技术实现的动态顺序表。这就是为什么用list.append(x)(或 list.insert(len(list),x),即尾部插入)比在指定位置插入元素效率高的原因。

在Python的官方实现中,list实现采用了如下的策略︰在建立空表(或者很小的表)时,系统分配一块能容纳8个元素的存储区;在执行插入操作(insert或append)时,如果元素存储区满就换一块4倍大的存储区。但如果此时的表已经很大(目前的阀值为50000),则改变策略,采用加一倍的方法。引入这种改变策略的方式,是为了避免出现过多空闲的存储位置。

热门文章

暂无图片
编程学习 ·

exe4j详细使用教程(附下载安装链接)

一、exe4j介绍 ​ exe4j是一个帮助你集成Java应用程序到Windows操作环境的java可执行文件生成工具,无论这些应用是用于服务器,还是图形用户界面(GUI)或命令行的应用程序。如果你想在任务管理器中及Windows XP分组的用户友好任务栏…
暂无图片
编程学习 ·

AUTOSAR从入门到精通100讲(126)-浅谈车载充电系统通信方案

01 引言 本文深入研究车载充电系统策略,设计出一套基于电动汽车电池管理系统与车载充电机的CAN通信协议,可供电动汽车设计人员参考借鉴。 02 电动汽车充电系统通讯网络 电动汽车整车控制系统中采用的是CAN总线通信方式,由一个整车内部高速CAN网络、内部低速CAN网络和一个充电…
暂无图片
编程学习 ·

CMake(九):生成器表达式

当运行CMake时,开发人员倾向于认为它是一个简单的步骤,需要读取项目的CMakeLists.txt文件,并生成相关的特定于生成器的项目文件集(例如Visual Studio解决方案和项目文件,Xcode项目,Unix Makefiles或Ninja输入文件)。然…
暂无图片
编程学习 ·

47.第十章 网络协议和管理配置 -- 网络配置(八)

4.3.3 route 命令 路由表管理命令 路由表主要构成: Destination: 目标网络ID,表示可以到达的目标网络ID,0.0.0.0/0 表示所有未知网络,又称为默认路由,优先级最低Genmask:目标网络对应的netmaskIface: 到达对应网络,应该从当前主机哪个网卡发送出来Gateway: 到达非直连的网络,…
暂无图片
编程学习 ·

元宇宙技术基础

请看图: 1、通过AR、VR等交互技术提升游戏的沉浸感 回顾游戏的发展历程,沉浸感的提升一直是技术突破的主要方向。从《愤怒的小鸟》到CSGO,游戏建模方式从2D到3D的提升使游戏中的物体呈现立体感。玩家在游戏中可以只有切换视角,进而提升沉浸…
暂无图片
编程学习 ·

flink的伪分布式搭建

一 flink的伪分布式搭建 1.1 执行架构图 1.Flink程序需要提交给 Job Client2.Job Client将作业提交给 Job Manager3.Job Manager负责协调资源分配和作业执行。 资源分配完成后,任务将提交给相应的 Task Manage。4.Task Manager启动一个线程以开始执行。Task Manage…
暂无图片
编程学习 ·

十进制正整数与二进制字符串的转换(C++)

Function one: //十进制数字转成二进制字符串 string Binary(int x) {string s "";while(x){if(x % 2 0) s 0 s;else s 1 s;x / 2;}return s; } Function two: //二进制字符串变为十进制数字 int Decimal(string s) {int num 0, …
暂无图片
编程学习 ·

[含lw+源码等]微信小程序校园辩论管理平台+后台管理系统[包运行成功]Java毕业设计计算机毕设

项目功能简介: 《微信小程序校园辩论管理平台后台管理系统》该项目含有源码、论文等资料、配套开发软件、软件安装教程、项目发布教程等 本系统包含微信小程序做的辩论管理前台和Java做的后台管理系统: 微信小程序——辩论管理前台涉及技术:WXML 和 WXS…
暂无图片
编程学习 ·

树莓派驱动DHT11温湿度传感器

1,直接使用python库 代码如下 import RPi.GPIO as GPIO import dht11 import time import datetimeGPIO.setwarnings(True) GPIO.setmode(GPIO.BCM)instance dht11.DHT11(pin14)try:while True:result instance.read()if result.is_valid():print(ok)print(&quo…
暂无图片
编程学习 ·

ELK简介

ELK简介 ELK是三个开源软件的缩写,Elasticsearch、Logstash、Kibana。它们都是开源软件。不过现在还新增了一个 Beats,它是一个轻量级的日志收集处理工具(Agent),Beats 占用资源少,适合于在各个服务器上搜集日志后传输给 Logstas…
暂无图片
编程学习 ·

Linux 基础

通常大数据框架都部署在 Linux 服务器上,所以需要具备一定的 Linux 知识。Linux 书籍当中比较著名的是 《鸟哥私房菜》系列,这个系列很全面也很经典。但如果你希望能够快速地入门,这里推荐《Linux 就该这么学》,其网站上有免费的电…
暂无图片
编程学习 ·

Windows2022 无线网卡装不上驱动

想来 Windows2022 和 windows10/11 的驱动应该差不多通用的,但是死活装不上呢? 搜一下,有人提到 “默认安装时‘无线LAN服务’是关闭的,如果需要开启,只需要在“添加角色和功能”中,选择开启“无线LAN服务…
暂无图片
编程学习 ·

【嵌入式面试宝典】版本控制工具Git常用命令总结

目录 创建仓库 查看信息 版本回退 版本检出 远程库 Git 创建仓库 git initgit add <file> 可反复多次使用&#xff0c;添加多个文件git commit -m <message> 查看信息 git status 仓库当前的状态git diff 差异对比git log 历史记录&#xff0c;提交日志--pret…
暂无图片
编程学习 ·

用Postman生成测试报告

newman newman是一款基于nodejs开发的可以运行postman脚本的工具&#xff0c;使用Newman&#xff0c;可以直接从命令运行和测试postman集合。 安装nodejs 下载地址&#xff1a;https://nodejs.org/en/download/ 选择自己系统相对应的版本内容进行下载&#xff0c;然后傻瓜式安…
暂无图片
编程学习 ·

Java面向对象之多态、向上转型和向下转型

文章目录前言一、多态二、引用类型之间的转换Ⅰ.向上转型Ⅱ.向下转型总结前言 今天继续Java面向对象的学习&#xff0c;学习面向对象的第三大特征&#xff1a;多态&#xff0c;了解多态的意义&#xff0c;以及两种引用类型之间的转换&#xff1a;向上转型、向下转型。  希望能…