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  • Python数组为什么可以通过下标直接访问?
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    2020-04-09 13:10:21

    最近在用二分法的时候在想一个问题,数组为什么通过下标可以直接访问到下标里面值。跟着前端后台的同事一起讨论了一下这个问题。
    发现一个有趣的点,对于 数组或者说python列表
    array_value = [1,2,3,4,5,6]
    对于python来说,array_value[-1]代表访问最后一个数的数值
    对于Java而言,array_value[-1]代表数组越界
    对于C语言来说,array_value[-1]代表访问到下一地址

    首先对于python来说,-1 为什么可以访问最后一位数据来分析
    在网上找了相关资料了解了一下,可以使用负数访问的原因是首地址向左移一位,但是我个人觉得这个说法不太可靠,为什么?
    以array_value = [1,2,3,4,5,6] 来举例,当初始化这个列表时,编译器会向系统请求一片连续的地址给列表 array_value,这个地址可以使用print(id(array_value))进行查看。
    但是对于有人说是左右移位的说法,我还是不太相信。于是我自己找了一个相对可靠的说法。将列表的长度的数值,设置高位为符号位
    比如一个8个元素的列表,下表只能是0到7。但是用2进制来7则是
    0x0111 那对应的负数下标为-1 则这个值是原码的补码。这个才是最合理的解释。 原码:0x0111 反码:0x1000 补码:0x1001 nice

    然后在网上也搜索了关于为什么直接访问下表可以访问的数组中的元素。从汇编语言的角度来讲,如果访问下标为array_value[5],则是相对于首地址array_value向前偏移了5个地址,然后访问地址里面的值
    经过反复验证,我的想法是错的,因为一旦上了下表为8的时候,上述均被推翻,所以这块容我再想想…

    总结:思考是一个验证过程,大多数的时候总是喜欢用期望的数据的出结论,事实上多用几组数据去判定去验证会得到不一样的效果。但是建议不要写-1写习惯了,虽然常用。但是很容易带到其它语言去。所以建议还是不要。然后如果是方位的是未知的列表或数组,建议先判空,再做处理

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  • 思路:通过点击事件将该对象在数组中的下标传递到方法中,然后对数组进行操作 即可根据下标删除数组中对应的对象。 补充知识:vue-element-upload 文件上传打开选择文件弹框前进行提示或操作 在项目中使用文件上传...
  • Javascript 数组下标

    万次阅读 2019-06-13 08:35:52
    1、下面使用JavaScript数组下标,我们看示例吧。 为数组下标指定负值: var a = []; // 定义空数组直接量 a[-1] = 1; // 为下标为-1的元素赋值 alert(a.length); // 返回值为0,说明数组长度没有增加 alert(a...

    1、下面使用JavaScript数组下标,我们看示例吧。

    为数组下标指定负值:

    var a = [];                 // 定义空数组直接量

    a[-1] = 1;                  // 为下标为-1的元素赋值

     

    alert(a.length);            // 返回值为0,说明数组长度没有增加

    alert(a[-1]);                // 返回1,说明这个元素还是存在的

    alert(a["-1"]);             // 返回1,说明这个值以对象属性的形式被存储

     

    var a = [];

    a[true] = 1;

    a[false] = 0;

    alert(a.length);            // 返回值为0,说明数组长度没有增加

    alert(a[true]);             // 返回值为1

    alert(a[false]);            // 返回值为0

    alert(a[0]);                // 返回undefined

    alert(a[1]);                // 返回undefined

     

    a["1"] = 1;

    alert(a[1]);                // 返回值为1

    2、这种数据格式被称为哈希表(或称关联数组,伪数组),哈希表的数据检索速度要优于数组迭代检索。对于下面操作:

    var a = [["张三",1],["李四",2],["王五",3]]; // 二维数组

    for(var i in a){                           // 遍历二维数组

        if(a[i][0] == "李四") alert(a[i][1]) ; // 检索指定元素

    }

     

    var a = [];                            // 定义空数组

    a["张三"] = 1;                         // 以文本下标来存储元素的值

    a["李四"] = 2;

    a["王五"] = 3;

    alert(a["李四"] );                     // 快速定位检索

    3、JavaScript不支持二维数组,用户可以模仿二维数组的语法格式来定义数组。下面写法在语法上虽然不符合规定,但是JavaScript不会提示编译错误:

    var a = [];

    a[0,0] = 1;

    a[0,1] = 2;

    a[1,0] = 3;

    a[1,1] = 4;

     

    alert(a.length);                // 返回2,说明仅有两个元素有效

    alert(a[0]);                    // 返回3

    alert(a[1]);                    // 返回3

     

    var a = [], i = 1;             // 初始化变量

    while( i < 10 ){                // 指定循环次数

        a[i *= 2 , i] = i;          // 指定下标为2的幂数时才进行赋值

    }

    alert( a.length );              // 返回17

    alert( a );                     // 返回数组[,,2,, 4,,,, 8,,,,,,,, 16]

    4、对象也可以作为数组下标,JavaScript会试图把对象转换为数值,如果不行,则把它转换为字符串,然后以文本下标的形式进行操作。

    var a = [];                     // 数组直接量

    var b = function(){             // 函数直接量

        return 2;

    }

    a[b] = 1;                       // 把对象作为数组下标

    alert( a.length );              // 返回长度为0

    alert( a[b] );                  // 返回1

     

    var s =b.toString();            // 获取对象的字符串

    alert( a[s] );                  // 利用文本下标读取元素的值

     

    a[b()] = 1;                     // 在下标处调用函数,则返回值为2

    alert( a[2] );                  // 所以可以使用2来读取该元素值

     

     

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  • 大家好,我是吴师兄。今天分享的算法题和 数组 这个数据结构有关,如果你不了解数组的特点,你百分百无法想到它的解法。题目描述 给定一个整数数组 a,其中 1 ≤ a[i] ≤ n (n为数...

    大家好,我是吴师兄。

    今天分享的算法题和 数组 这个数据结构有关,如果你不了解数组的特点,你百分百无法想到它的解法。

    题目描述

    给定一个整数数组 a,其中 1 ≤ a[i] ≤ n (n为数组长度), 其中有些元素出现两次而其他元素出现一次

    找到所有出现两次的元素。

    你可以不用到任何额外空间并在 O(n) 时间复杂度内解决这个问题吗?

    示例:

    输入:
    [4,3,2,7,8,2,3,1]
    
    输出:
    [2,3]
    

    来源:https://leetcode-cn.com/problems/find-all-duplicates-in-an-array

    题目解析

    输入数组包含值为 1 ~ n(n 是数组的长度)的元素。这里面有的元素出现了两次,有的元素出现了一次,找出那些出现两次的元素。最后,题目还加了实现上的限制条件,那就是不能使用额外的空间,而且时间必须在 O(n) 内。

    首先还是考虑常规的解法,也就是没有时空上面的限制条件的话,你会如何来解题?

    如果没有空间上面的限制,那么我们完全可以使用哈希表来进行操作,也就是先用哈希表统计每个元素出现的个数,然后遍历一遍哈希表找出那些出现两次的元素即可,这么下来时间上也是满足条件的,但就是用到了额外的空间。

    还有一种思路是排序,排序后,相同的元素会紧挨在一起。在遍历一遍数组,根据元素的相邻元素来找出那些出现两次的元素。这么下来虽说没有用到额外的空间,但是因为有排序,时间并不在 O(n) 内。

    上面的那两种思路都是常规的思路,一般有一点编程经验的人都能想得到。

    那要如何做才能既满足空间又满足时间呢?

    因为题目给的信息并不复杂,就是一个整形数组,那么我们就要借助整形数组本身来解题。

    数组本身其实就两个信息,一个是下标,另一个是元素的值。那么我们就需要构建下标和元素的值的联系

    你可能会说,下标和元素的关系不是很直白吗?我们通过下标可以直接找到元素,下标就是元素的索引。对,没错,但是不知道你有没有发现数组里的元素的值的范围是在 [0, n] 之间的。

    这也就为反向从元素值本身出发定位到下标提供了可能,如果有两个元素都定位到了同一个下标,那说明什么?

    说明了这个元素出现过两次,我们就需要记录下来。

    剩下的问题就是,“如何记录次数呢?”。

    因为数组里的元素要么出现了一次,要么出现了两次,其实不用记录完整的次数。每当遍历到一个元素,我们只需要标记一下这个元素对应的下标出现过即可,那么下一次另外一个元素定位到同样的下标就可以确定之前有遍历到相同的元素。

    那怎么标记才不会使元素失去其原本的意义呢?答案是直接取反

    参考代码

    func findDuplicates(nums []int) []int {
        if len(nums) == 0 {
            return []int{}
        }
    
        results := []int{}
    
        for i := 0; i < len(nums); i++ {
            // 获得元素 “匹配” 的下标
            // 因为有可能被取反过,所以这里取个绝对值
            index := abs(nums[i]) - 1
    
            // 当元素对应的下标的元素被取反
            // 说明该元素之前出现过,需要记录
            if nums[index] < 0 {
                results = append(results, index + 1)
            }
    
            // 标记,取反
            nums[index] = -nums[index]
        }
    
        return results;
    }
    
    func abs(a int) int {
        if a < 0 {
            return -a
        }
    
        return a
    }
    

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  • 详解数组下标

    千次阅读 多人点赞 2020-08-03 10:11:07
    提到数组,我想你肯定不陌生,甚至还会自信地说,它很简单啊。是的,在每一种编程语言中,基本都会有数组这种数据类型。不过,它不仅仅是一种编程语言中的数据类型,还是一种最基础的数据结构。尽管数组看起来非常...

    提到数组,我想你肯定不陌生,甚至还会自信地说,它很简单啊。是的,在每一种编程语言中,基本都会有数组这种数据类型。不过,它不仅仅是一种编程语言中的数据类型,还是一种最基础的数据结构。尽管数组看起来非常基础、简单,但是我估计很多人都并没有理解这个基础数据结构的精髓。在大部分编程语言中,数组都是从 0 开始编号的,但你是否下意识地想过,为什么数组要从 0 开始编号,而不是从 1 开始呢? 从 1 开始不是更符合人类的思维习惯吗?你可以带着这个问题来学习接下来的内容。

    如何实现随机访问?什么是数组?我估计你心中已经有了答案。
    不过,我还是想用专业的话来给你做下解释。数组(Array)是一种线性表数据结构。它用一组连续的内存空间,来存储一组具有相同类型的数据。这个定义里有几个关键词,理解了这几个关键词,我想你就能彻底掌握数组的概念了。下面就从我的角度分别给你“点拨”一下。

    第一是线性表(Linear List)。顾名思义,线性表就是数据排成像一条线一样的结构。每个线性表上的数据最多只有前和后两个方向。其实除了数组,链表、队列、栈等也是线性表结构。

     

    而与它相对立的概念是非线性表,比如二叉树、堆、图等。之所以叫非线性,是因为,在非线性表中,数据之间并不是简单的前后关系。

    第二个是连续的内存空间和相同类型的数据。正是因为这两个限制,它才有了一个堪称“杀手锏”的特性:“随机访问”。但有利就有弊,这两个限制也让数组的很多操作变得非常低效,比如要想在数组中删除、插入一个数据,为了保证连续性,就需要做大量的数据搬移工作。说到数据的访问,那你知道数组是如何实现根据下标随机访问数组元素的吗?我们拿一个长度为 10 的 int 类型的数组 int[] a = new int[10]来举例。在我画的这个图中,计算机给数组 a[10],分配了一块连续内存空间 1000~1039,其中,内存块的首地址为 base_address = 1000。

    我们知道,计算机会给每个内存单元分配一个地址,计算机通过地址来访问内存中的数据。当计算机需要随机访问数组中的某个元素时,它会首先通过下面的寻址公式,计算出该元素存储的内存地址:

    a[i]_address = base_address + i * data_type_size

    其中 data_type_size 表示数组中每个元素的大小。我们举的这个例子里,数组中存储的是 int 类型数据,所以 data_type_size 就为 4 个字节。这个公式非常简单,我就不多做解释了。这里我要特别纠正一个“错误”。我在面试的时候,常常会问数组和链表的区别,很多人都回答说,“链表适合插入、删除,时间复杂度 O(1);数组适合查找,查找时间复杂度为 O(1)”。实际上,这种表述是不准确的。数组是适合查找操作,但是查找的时间复杂度并不为 O(1)。即便是排好序的数组,你用二分查找,时间复杂度也是 O(logn)。所以,正确的表述应该是,数组支持随机访问,根据下标随机访问的时间复杂度为 O(1)。

    低效的“插入”和“删除”前面概念部分我们提到,数组为了保持内存数据的连续性,会导致插入、删除这两个操作比较低效。现在我们就来详细说一下,究竟为什么会导致低效?又有哪些改进方法呢?我们先来看插入操作。假设数组的长度为 n,现在,如果我们需要将一个数据插入到数组中的第 k 个位置。为了把第 k 个位置腾出来,给新来的数据,我们需要将第 k~n 这部分的元素都顺序地往后挪一位。那插入操作的时间复杂度是多少呢?你可以自己先试着分析一下。如果在数组的末尾插入元素,那就不需要移动数据了,这时的时间复杂度为 O(1)。但如果在数组的开头插入元素,那所有的数据都需要依次往后移动一位,所以最坏时间复杂度是 O(n)。 因为我们在每个位置插入元素的概率是一样的,所以平均情况时间复杂度为 (1+2+…n)/n=O(n)。如果数组中的数据是有序的,我们在某个位置插入一个新的元素时,就必须按照刚才的方法搬移 k 之后的数据。但是,如果数组中存储的数据并没有任何规律,数组只是被当作一个存储数据的集合。在这种情况下,如果要将某个数据插入到第 k 个位置,为了避免大规模的数据搬移,我们还有一个简单的办法就是,直接将第 k 位的数据搬移到数组元素的最后,把新的元素直接放入第 k 个位置。为了更好地理解,我们举一个例子。假设数组 a[10]中存储了如下 5 个元素:a,b,c,d,e。我们现在需要将元素 x 插入到第 3 个位置。我们只需要将 c 放入到 a[5],将 a[2]赋值为 x 即可。最后,数组中的元素如下: a,b,x,d,e,c。

     


    利用这种处理技巧,在特定场景下,在第 k 个位置插入一个元素的时间复杂度就会降为 O(1)。这个处理思想在快排中也会用到,我会在排序那一节具体来讲,这里就说到这儿。我们再来看删除操作。跟插入数据类似,如果我们要删除第 k 个位置的数据,为了内存的连续性,也需要搬移数据,不然中间就会出现空洞,内存就不连续了。和插入类似,如果删除数组末尾的数据,则最好情况时间复杂度为 O(1);如果删除开头的数据,则最坏情况时间复杂度为 O(n);平均情况时间复杂度也为 O(n)。实际上,在某些特殊场景下,我们并不一定非得追求数组中数据的连续性。如果我们将多次删除操作集中在一起执行,删除的效率是不是会提高很多呢?我们继续来看例子。数组 a[10]中存储了 8 个元素:a,b,c,d,e,f,g,h。现在,我们要依次删除 a,b,c 三个元素。

     

    为了避免 d,e,f,g,h 这几个数据会被搬移三次,我们可以先记录下已经删除的数据。每次的删除操作并不是真正地搬移数据,只是记录数据已经被删除。当数组没有更多空间存储数据时,我们再触发执行一次真正的删除操作,这样就大大减少了删除操作导致的数据搬移。如果你了解 JVM,你会发现,这不就是 JVM 标记清除垃圾回收算法的核心思想吗?没错,数据结构和算法的魅力就在于此,很多时候我们并不是要去死记硬背某个数据结构或者算法,而是要学习它背后的思想和处理技巧,这些东西才是最有价值的。如果你细心留意,不管是在软件开发还是架构设计中,总能找到某些算法和数据结构的影子。

    警惕数组的访问越界问题了解了数组的几个基本操作后,我们来聊聊数组访问越界的问题。首先,我请你来分析一下这段 C 语言代码的运行结果:

    int main(int argc, char* argv[])
    { 
    int i = 0; int arr[3] = {0};
      for(; i<=3; i++)
    { arr[i] = 0;   
    printf("hello world\n"); 
    } 
    return 0;
    }

    你发现问题了吗?这段代码的运行结果并非是打印三行“hello word”,而是会无限打印“hello world”,这是为什么呢?因为,数组大小为 3,a[0],a[1],a[2],而我们的代码因为书写错误,导致 for 循环的结束条件错写为了 i<=3 而非 i<3,所以当 i=3 时,数组 a[3]访问越界。我们知道,在 C 语言中,只要不是访问受限的内存,所有的内存空间都是可以自由访问的。根据我们前面讲的数组寻址公式,a[3]也会被定位到某块不属于数组的内存地址上,而这个地址正好是存储变量 i 的内存地址,那么 a[3]=0 就相当于 i=0,所以就会导致代码无限循环。数组越界在 C 语言中是一种未决行为,并没有规定数组访问越界时编译器应该如何处理。因为,访问数组的本质就是访问一段连续内存,只要数组通过偏移计算得到的内存地址是可用的,那么程序就可能不会报任何错误。这种情况下,一般都会出现莫名其妙的逻辑错误,就像我们刚刚举的那个例子,debug 的难度非常的大。而且,很多计算机病毒也正是利用到了代码中的数组越界可以访问非法地址的漏洞,来攻击系统,所以写代码的时候一定要警惕数组越界。但并非所有的语言都像 C 一样,把数组越界检查的工作丢给程序员来做,像 Java 本身就会做越界检查,比如下面这几行 Java 代码,就会抛出 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException。

    int[] a = new int[3];
    a[3] = 10;

    容器能否完全替代数组?

    针对数组类型,很多语言都提供了容器类,比如 Java 中的 ArrayList、C++ STL 中的 vector。在项目开发中,什么时候适合用数组,什么时候适合用容器呢?这里我拿 Java 语言来举例。如果你是 Java 工程师,几乎天天都在用 ArrayList,对它应该非常熟悉。那它与数组相比,到底有哪些优势呢?我个人觉得,ArrayList 最大的优势就是可以将很多数组操作的细节封装起来。比如前面提到的数组插入、删除数据时需要搬移其他数据等。另外,它还有一个优势,就是支持动态扩容。数组本身在定义的时候需要预先指定大小,因为需要分配连续的内存空间。如果我们申请了大小为 10 的数组,当第 11 个数据需要存储到数组中时,我们就需要重新分配一块更大的空间,将原来的数据复制过去,然后再将新的数据插入。如果使用 ArrayList,我们就完全不需要关心底层的扩容逻辑,ArrayList 已经帮我们实现好了。每次存储空间不够的时候,它都会将空间自动扩容为 1.5 倍大小。不过,这里需要注意一点,因为扩容操作涉及内存申请和数据搬移,是比较耗时的。所以,如果事先能确定需要存储的数据大小,最好在创建 ArrayList 的时候事先指定数据大小。比如我们要从数据库中取出 10000 条数据放入 ArrayList。我们看下面这几行代码,你会发现,相比之下,事先指定数据大小可以省掉很多次内存申请和数据搬移操作。

     

     

    作为高级语言编程者,是不是数组就无用武之地了呢?当然不是,有些时候,用数组会更合适些,我总结了几点自己的经验。

    1. Java ArrayList 无法存储基本类型,比如 int、long,需要封装为 Integer、Long 类,而 Autoboxing、Unboxing 则有一定的性能消耗,所以如果特别关注性能,或者希望使用基本类型,就可以选用数组。
    2. 如果数据大小事先已知,并且对数据的操作非常简单,用不到 ArrayList 提供的大部分方法,也可以直接使用数组。
    3. 还有一个是我个人的喜好,当要表示多维数组时,用数组往往会更加直观。比如 Object[][] array;而用容器的话则需要这样定义:
    ArrayList<ArrayList<object> > array。

    我总结一下,对于业务开发,直接使用容器就足够了,省时省力。毕竟损耗一丢丢性能,完全不会影响到系统整体的性能。但如果你是做一些非常底层的开发,比如开发网络框架,性能的优化需要做到极致,这个时候数组就会优于容器,成为首选。

    现在我们来思考开篇的问题:为什么大多数编程语言中,数组要从 0 开始编号,而不是从 1 开始呢?从数组存储的内存模型上来看,“下标”最确切的定义应该是“偏移(offset)”。前面也讲到,如果用 a 来表示数组的首地址,a[0]就是偏移为 0 的位置,也就是首地址,a[k]就表示偏移 k 个 type_size 的位置,所以计算 a[k]的内存地址只需要用这个公式:

    a[k]_address = base_address + k * type_size

    但是,如果数组从 1 开始计数,那我们计算数组元素 a[k]的内存地址就会变为:

    a[k]_address = base_address + (k-1)*type_size

    对比两个公式,我们不难发现,从 1 开始编号,每次随机访问数组元素都多了一次减法运算,对于 CPU 来说,就是多了一次减法指令。数组作为非常基础的数据结构,通过下标随机访问数组元素又是其非常基础的编程操作,效率的优化就要尽可能做到极致。所以为了减少一次减法操作,数组选择了从 0 开始编号,而不是从 1 开始。不过我认为,上面解释得再多其实都算不上压倒性的证明,说数组起始编号非 0 开始不可。所以我觉得最主要的原因可能是历史原因。C 语言设计者用 0 开始计数数组下标,之后的 Java、JavaScript 等高级语言都效仿了 C 语言,或者说,为了在一定程度上减少 C 语言程序员学习 Java 的学习成本,因此继续沿用了从 0 开始计数的习惯。实际上,很多语言中数组也并不是从 0 开始计数的,比如 Matlab。甚至还有一些语言支持负数下标,比如 Python。

    内容小结:

    我们今天学习了数组。它可以说是最基础、最简单的数据结构了。数组用一块连续的内存空间,来存储相同类型的一组数据,最大的特点就是支持随机访问,但插入、删除操作也因此变得比较低效,平均情况时间复杂度为 O(n)。在平时的业务开发中,我们可以直接使用编程语言提供的容器类,但是,如果是特别底层的开发,直接使用数组可能会更合适。

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    2021-05-21 21:07:30
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  • 数组

    千次阅读 2020-10-23 09:27:15
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    千次阅读 2020-05-10 21:20:01
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空空如也

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数组如何通过下标直接定位