源碼：Java集合源碼之：數組與鏈表（一）

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數組和鏈表是資料結構中最基本的部分。

數組

在java中，數組定義為一種基本類型，其可以通過下標擷取到對應位置的資料。那麼這種結構的資料，在記憶體中是怎麼存放的呢？

數組在記憶體中是一段連續的儲存單元，每個資料依次放在每個單元中。

分析這種結構，我們可以得出以下幾個結論：

• 建立一個數組，必須聲明其長度，以在記憶體中尋找合適的一段連續儲存單元。這也意味著數組的大小是固定的，我們無法動態調整其大小。
• 想要擷取數組中第i個元素，其時間複雜度是 O(1)，因為可以根據其地址直接找到它。同理修改也是。
• 數組對查詢表現一般，要想尋找一個元素，需要遍曆，時間複雜度為O(n)。
• 因為地址連續，想要在數組中插入一個元素是複雜的，因為從插入位置起，後邊的所有元素都需要向後移動一位。同理刪除也是，只是移動方向為向前。並且，當數組存滿時，就無法繼續插入了。
• 因為數組要佔據一整塊記憶體，有可能產生許多的片段，也可能因為找不到合適的記憶體塊，而導致儲存失敗。

總結起來就是：數組大小固定，尋找迅速，增刪複雜，需要完整的記憶體塊，容易產生片段。

鏈表

鏈表是一種離散儲存結構，其在記憶體中儲存不是連續的，每個資料元素都通過一個指標指向其下一個元素的地址。根據指標域的不同，鏈表又分為單鏈表、雙向鏈表、迴圈鏈表等，這裡我們只分析單鏈表。如下所示：

分析這種結構，我們可以得出以下幾個結論：

• 聲明一個鏈表時，不需要知道其長度，也不需要連續的記憶體塊，所以其大小可以動態調整。
• 鏈表的每個元素都分為資料域和指標域，前者是實際儲存的資料，後者則指向下一個元素的地址。和數組相比，每個元素需要佔用的記憶體更大了。
• 要擷取鏈表的第 i 個元素變得複雜，因為其地址存放在它上一個元素的指標域裡，所以只能從第一個元素起，進行 i 次操作。同理修改也是。
• 鏈表對查詢表現也一般，需要遍曆，時間複雜度為O(n)。
• 增加與刪除一個元素更方便了，因為沒有對記憶體位址的限制，我們只需要在對應節點合理處理下指標域的值，就可以把一個元素插入鏈表或者從鏈表刪除。
• 鏈表對記憶體的要求很小，只要能夠儲存下一個資料元素的記憶體塊都可以使用，因此不會造成片段化。

總結起來就是：大小可以動態調整，增刪迅速，尋找較慢，資料元素所佔記憶體略多，不需要整塊記憶體塊，不會造成片段化。

數組與鏈表的選擇

通過以上分析，數組和鏈表對我們影響最大的幾點區別在於：

• 數組按位置尋找迅速，鏈表增刪方便
• 數組是固定大小，鏈表可以隨時擴充與縮減
• 鏈表每個元素佔據記憶體略多於數組
• 數組和鏈表在查詢方面表現都比較一般，耗時較長

在資料量很小，內容基本固定時，我們選擇何種資料結構的影響並不大。

但當資料量較大時，如果我們需要對資料進行頻繁的插入刪除，我們應該選擇鏈表，如果我們需要頻繁的擷取某個位置的元素，我們應該選擇數組。

數組與鏈表並沒有明確的優劣之分，根據不同的使用情境進行不同的選擇，才是這兩種結構使用的最佳方式。

 

源碼：Java集合源碼之：數組與鏈表（一）