链表与数组

数组将元素存储在连续的内存位置，从而为存储的元素提供易于计算的地址，这允许更快地访问特定索引处的元素。链表的存储结构不那么严格，元素通常不存储在连续的位置，因此它们需要与提供下一个元素的引用的附加标签一起存储。数据存储方案的这种差异决定了哪种数据结构更适合给定情况。

数组的数据存储方案

链表的数据存储方案

主要区别如下：

• 大小：由于数据只能存储在数组中的连续内存块中，由于存在覆盖其他数据的风险，因此无法在运行时更改其大小。然而，在链表中，每个节点都指向下一个节点，这样数据就可以存在于分散的（不连续的）地址中；这允许可以在运行时更改的动态大小。
• 内存分配：用于编译时的数组和运行时的链表。但是，动态分配的数组也在运行时分配内存。
• 内存效率：对于相同数量的元素，链表使用更多的内存作为对下一个节点的引用也与数据一起存储。但是，链表的大小灵活性可能会使它们总体上使用更少的内存；当大小不确定或数据元素的大小变化很大时，这很有用；在使用数组时，必须分配相当于大小上限的内存（即使不是全部都被使用），而链表可以根据数据量逐步增加它们的大小。
• 执行时间：数组中的任何元素都可以通过其索引直接访问；然而，在链表的情况下，必须遍历所有先前的元素才能到达任何元素。此外，数组中更好的缓存位置（由于连续内存分配）可以显着提高性能。因此，某些操作（例如修改某个元素）在数组中速度更快，而其他一些操作（例如在数据中插入/删除元素）在链表中速度更快。

以下是支持链表的要点。
(1)数组的大小是固定的：所以我们必须提前知道元素数量的上限。另外，一般来说，分配的内存与使用量无关，都等于上限，在实际使用中，很少达到上限。

(2) 在元素数组中插入一个新元素是昂贵的，因为必须为新元素创建一个房间，并且必须移动现有元素才能创建房间。

例如，假设我们在一个数组 id[] 中维护一个排序的 ID 列表。

id[] = [1000, 1010, 1050, 2000, 2040, .....]。

而如果我们要插入一个新的ID 1005，那么为了保持排序顺序，我们必须将1000之后的所有元素（不包括1000）移动。

除非使用某些特殊技术，否则删除数组的代价也很高。例如，要删除 id[] 中的 1010，必须移动 1010 之后的所有内容。

所以链表相比数组有以下两个优点
1) 动态尺寸
2) 易于插入/删除

链表有以下缺点：
1) 不允许随机访问。我们必须从第一个节点开始按顺序访问元素。所以我们不能对链表进行二分查找。
2) 列表的每个元素都需要额外的指针存储空间。
3) 数组具有更好的缓存局部性，可以在性能上产生相当大的差异。

参考：
http://cslibrary.stanford.edu/103/LinkedListBasics.pdf

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