03 數組：為什么很多編程語言中數組都從0開始編號？

一、什么是數組？

數組（Array）是一種線性表數據結構。它用一組連續的內存空間，來存儲一組具有相同類型的數據。

1.線性表：線性表就是數據排成一條線一樣的結構。每個線性表上的數據最多只有前和后兩個方向。除了數組，鏈表、隊列、棧等也是線性表結構。

2.非線性表：比如二叉樹、堆、圖等。之所以叫非線性，是因為，在非線性表中，數據之間并不是簡單的前后關系。

二、容器能否完全替代數組？

1.容器的好處

• 可以將很多數組操作的細節封裝起來
• 如數組插入、刪除數據時需要搬移其他數據等
• 支持動態擴容
• 數組本身在定義的時候需要預先指定大小，因為需要分配連續的內存空間。
• 如果使用 ArrayList，則不需要關心底層的擴容邏輯，ArrayList已經幫我們實現好了，每次存儲空間不夠的時候，它都會將空間自動擴容為1.5倍大小
• 但因為擴容操作涉及內存申請和數據搬移，是比較耗時的，如果事先能確定需要存儲的數據大小，最好在創建 ArrayList 的時候事先指定數據大小

2.更適合數組的場景

1) Java ArrayList 無法存儲基本類型，比如 int、long，需要封裝為 Integer、Long類，而 Autoboxing、Unboxing 則有一定的性能消耗，所以如果特別關注性能，或者希望使用基本類型，就可以選用數組；4

2) 如果數據大小事先已知，并且對數據的操作非常簡單，用不到 ArrayList 提供的大部分方法，也可以直接使用數組；

3) 書寫直觀，當要表示多維數組時，用數組往往會更加直觀。比如 Object[][] array；而用容器的話則需要這樣定義：ArrayList > array。

三、為什么大多數編程語言中，數組要從 0 開始編號，而不是從 1 開始呢？

最主要的原因可能是歷史原因。C 語言設計者用 0 開始計數數組下標，之后的 Java、JavaScript 等高級語言都效仿了 C 語言，或者說，為了在一定程度上減少 C 語言程序員學習 Java 的學習成本，因此繼續沿用了從 0 開始計數的習慣。

四、小結

數組用一塊連續的內存空間，來存儲相同類型的一組數據，最大的特點就是支持隨機訪問，但插入、刪除操作也因此變得比較低效，平均情況時間復雜度為 O(n)。在平時的業務開發中，我們可以直接使用編程語言提供的容器類，但是，如果是特別底層的開發，直接使用數組可能會更合適。