背景

早在linux操作系統誕生開始，c語言作為linux系統的編程語言主力，它為后續的其他高級編程語言(如c++、java)提供了很多語言級的語義和協議規范。

數組做為linux操作系統最基本的數據結構之一，便是其中的一項語言級高級特性，深入理解數組有助于大家更深入的了解計算機系統原理。

尋址：從0開始

首先，我們了解下數組的基本特性

1、線性表結構

2、一組連續的內存空間

3、存儲相同類型數據

由數組的基本特性可知：數組所申請的內存是一段連續的內存地址，其存儲的是相同類型的值。

從其數組內存模型定義來看，數組的訪問是從首地址(偏移量為0)開始，如果想訪問下一個數組元素，需要把位置偏移，也就是數組內存尋址時，需要把偏移量變為1，以此類推。

計算數組內存尋址公式：

array[i] = base_address + i * data_type_size

參數說明

base_address 首地址array[0] ，數組第一個元素內存地址

i 為偏移量

data_type_size 數據類型字節大小

舉個例子：

1、定義一個int 數據類型的數組，a為變量，數組長度為5

int[] a=new int[5]

2、假設數組地址：

第一個內存地址為：1008

第二個為：1009

第三個為：1010

...

3、尋址：由公式：array[i] = base_address + i * data_type_size

a[0]——把a拿到的內存地址：

1008 + 0 = 1008 (指向第一個內存地址)

a[1]——把a拿到的內存地址：

1008 + 1 = 1009 (指向第二個內存地址)

a[2]——把a拿到的內存地址：

1008 + 2 = 1010 (指向第三個內存地址)

以此類推。。。

關心話題(一)：數組下標為什么不從1開始

cpu消耗

如果數組從1開始編號，公式為a[i] = base_address + (i -1) * data_type_size，對cpu而言，”i -1“就多了一次減法指令。

歷史原因

c語言的設計者使用了0開始編號，后續的很多高級編程語言也就沿用了這個規范，降低額外的學習和理解成本。

關心話題(二)：隨機訪問

由于數組是線性結構，那么根據首地址和偏移量就可以計算出任意數組元素的內存地址

array[i] = base_address + i * data_type_size

java面試題：數組和鏈表的區別

1、鏈表適合插入和刪除，時間復雜度是O(1)

2、數組適合查找，查找的時間復雜度為O(1)

究其原因是數組支持隨機訪問，根據下標隨機訪問的時間復雜度是O(1)，而鏈表需要從頭開始尋址，直到找到對應的元素地址才結束，其復雜度為O(logn) 。

關心話題(三)：集合能替代數組嗎？

數組和集合最大一個區別于在于數組能直接存儲基本的數據類型(如int、float、long等)；而集合只能通過裝箱和拆箱存儲基本數據類型，代價是需要消耗性能。另外使用多維數組時，用數組會直觀一些。

jvm標記清除算法

為了避免數組大規模的數據搬移，可以將k位置的數據直接搬移到數組末尾位置，再把新數據放到k位置。刪除時，可以將要刪除的數據標記下來，當數組沒有足夠的空間時，將標記的數據統一刪除，就可以提高很大的性能，也就是jvm標記清除垃圾回收的思想 。

總結

大部分高級程序語言的數組下標是從0開始的，而python數組下標卻可以支持負數 。

最后

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總結

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