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小结
- 数组和链表是两种基本数据结构，代表了数据在计算机内存中的两种存储方式，即连续空间存储和离散空间存储。两者的优点与缺点呈现出此消彼长的关系。
- 数组支持随机访问、内存空间占用小；但插入与删除元素效率低，且初始化后长度不可变。
- 链表可通过更改指针实现高效的结点插入与删除，并且可以灵活地修改长度；但结点访问效率低、占用内存多。常见的链表类型有单向链表、循环链表、双向链表。
- 列表又称动态数组，是基于数组实现的一种数据结构，其保存了数组的优势，且可以灵活改变长度。列表的出现大大提升了数组的实用性，但副作用是会造成部分内存空间浪费。
- 下表总结对比了数组与链表的各项特性。
| 数组 | 链表 | |
|---|---|---|
| 存储方式 | 连续内存空间 | 离散内存空间 |
| 数据结构长度 | 长度不可变 | 长度可变 |
| 内存使用率 | 占用内存少、缓存局部性好 | 占用内存多 |
| 优势操作 | 随机访问 | 插入、删除 |
!!! question "缓存局部性的简单解释"
在计算机中，数据读写速度排序是“硬盘 < 内存 < CPU 缓存”。当我们访问数组元素时，计算机不仅会加载它，还会缓存其周围的其它数据，从而借助高速缓存来提升后续操作的执行速度。链表则不然，计算机只能挨个地缓存各个结点，这样的多次“搬运”降低了整体效率。
- 下表对比了数组与链表的各种操作效率。
| 操作 | 数组 | 链表 |
|---|---|---|
| 访问元素 | O(1) |
O(N) |
| 添加元素 | O(N) |
O(1) |
| 删除元素 | O(N) |
O(1) |