python数组和链表的区别_算法图解2 - 数组和链表

原标题：算法图解2 - 数组和链表

我们继续上文的脚步，深入了解一下数组和链表。掌握它们之间的区别和联系，以及各自的使用场景，为后续的算法学习打好基础。

一、计算机内存的工作原理

为了更好的理解数组和链表，我们先来简单介绍一下计算机内存的工作原理。

简单来说：计算机就像是很多抽屉的集合体，每个抽屉都有地址。

需要将数据存储到内存时，你请求计算机提供存储空间，计算机给你一个存储地址。需要存储多项数据时，有两种基本方式：数组和链表。

二、数组

我们先不看概念，来个小例子简单认识一下。

假设我们要编写一个管理待办事项的应用程序，为此需要将这些待办事项存储在内存中。我们先将待办事项存储在数组中。使用数组意味着所有待办事项在内存中都是相连的(紧靠在一起的)。

现在假设你要添加第四个待办事项，但后面的那个抽屉放着别人的东西！在这种情况下，你需要请求计算机重新分配一块可容纳 4 个待办事项的内存，再将所有待办事项都移到那里。

那么问题来了，如果我又有了第 5 个待办事项，这时候，又得进行一次大转移。

那么有没有什么解决方案呢？答案是肯定的，但是并不完美。譬如，我们直接申请 10 个内存单元，这样就可以继续6，7，8，9，10。

这是一个不错的权变措施，但是它存在如下两个缺点：

你额外请求的位置可能根本用不上，这将浪费内存。你没有使用，别人也用不了。

待办事项超过 10 个后，你还得转移。

看起来我们的方案并不完美，那么有什么好的办法吗？

三、链表

链表中的元素可存储在内存的任何地方。

我们继续用上面的例子：

链表的每个元素都存储了下一个元素的地址，从而使一系列随机的内存地址串在一起。

这犹如寻宝游戏。你前往第一个地址，那里有一张纸条写着“下一个元素的地址为123”。因此，你前往地址123，那里又有一张纸条，写着“下一个元素的地址为847”，以此类推。在链表中添加元素很容易：只需将其放入内存，并将其地址存储到前一个元素中。

只要有足够的内存空间，就能为链表分配内存。

链表的优势在插入元素方面，那数组的优势又是什么呢？

四、优缺点对比1.先来看看链表

在链表中，元素并非靠在一起的，你无法迅速计算出第五个元素的内存地址，而必须先访问第一个元素以获取第二个元素的地址，再访问第二个元素以获取第三个元素的地址，以此类推，直到访问第五个元素。

链表有两个特点：

需要同时读取所有元素时，链表的效率很高：你读取第一个元素，根据其中的地址再读取第二个元素，以此类推。

如果你需要跳跃，链表的效率真的很低。

2.数组与此不同

在数组中我们知道其中每个元素的地址。例如，假设有一个数组，它包含五个元素，起始地址为 00，那么元素 #5 的地址 04，这个很容易就能知道。

需要随机地读取元素时，数组的效率很高，因为可迅速找到数组的任何元素。

所以我们可以总结出一些规律：

数组读取运行时间 O ( 1 )，插入运行时间 O ( n )；

链表读取运行时间 O ( n )，插入运行时间 O ( 1 )；

五、适用场景

有两种访问方式：随机访问和顺序访问。

顺序访问意味着从第一个元素开始逐个地读取元素。链表只能顺序访问：要读取链表的第十个元素，得先读取前九个元素，并沿链接找到第十个元素。随机访问意味着可直接跳到第十个元素。

我们经常说数组的读取速度更快，这是因为它们支持随机访问。当然，数组和链表还被用来实现其他数据结构，后面我们细说。

链表擅长插入和删除，而数组擅长随机访问。

六、选择排序

有了上面的基础，我们来学习一下：选择排序。

/**

* @msg: 选择排序

* @param { Array} arr

* @return: Array

*/

constselectionSort = (arr) => {

letnewArr = [];

letlen= arr.length;

for( leti = 0; i < len; i++) {

letsmallest = arr[ 0];

letsmallest_index = 0;

for( letj = 1; j < len- 1; j++) {

if(arr[j] < smallest) {

smallest = arr[j];

smallest_index = j;

}

}

newArr.push(arr.splice(smallest_index, 1)[ 0]);

}

return newArr;

}

selectionSort([ 5, 3, 6, 2, 10]);

书中用 Python 实现，这里我们采用了 JS 实现，先实现为主，后续进行算法优化。

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