程序员需要了解的硬核知识之内存(三)

简介: 我们都知道,计算机是处理数据的设备,而数据的主要存储位置就是磁盘和内存,并且对于程序员来讲,CPU 和内存是我们必须了解的两个物理结构,它是你通向高阶程序员很重要的桥梁,那么本篇文章我们就来介绍一下基本的内存知识。

环形缓冲区

循环队列一般是以环状缓冲区(ring buffer)的方式实现的,它是一种用于表示一个固定尺寸、头尾相连的缓冲区的数据结构,适合缓存数据流。假如我们要用 6 个元素的数组来实现一个环形缓冲区,这时可以从起始位置开始有序的存储数据,然后再按照存储时的顺序把数据读出。在数组的末尾写入数据后,后一个数据就会从缓冲区的头开始写。这样,数组的末尾和开头就连接了起来。

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链表

下面我们来介绍一下链表二叉树,它们都是可以不用考虑索引的顺序就可以对元素进行读写的方式。通过使用链表,可以高效的对数据元素进行添加删除操作。而通过使用二叉树,则可以更高效的对数据进行检索

在实现数组的基础上,除了数据的值之外,通过为其附带上下一个元素的索引,即可实现链表。数据的值和下一个元素的地址(索引)就构成了一个链表元素,如下所示

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对链表的添加和删除都是非常高效的,我们来叙述一下这个添加和删除的过程,假如我们要删除地址为 p[2] 的元素,链表该如何变化呢?

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我们可以看到,删除地址为 p[2] 的元素后,直接将链表剔除,并把 p[2] 前一个位置的元素 p[1] 的指针域指向 p[2] 下一个链表元素的数据区即可。

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那么对于新添加进来的链表,需要确定插入位置,比如要在 p[2] 和 p[3] 之间插入地址为 p[6] 的元素,需要将 p[6] 的前一个位置 p[2] 的指针域改为 p[6] 的地址,然后将 p[6] 的指针域改为 p[3] 的地址即可。

链表的添加不涉及到数据的移动,所以链表的添加和删除很快,而数组的添加涉及到数据的移动,所以比较慢,通常情况下,使用数组来检索数据,使用链表来进行添加和删除操作。

二叉树

二叉树也是一种检索效率非常高的数据结构,二叉树是指在链表的基础上往数组追加元素时,考虑到数组的大小关系,将其分成左右两个方向的表现形式。假如我们把 50 这个值保存到了数组中,那么,如果接下来要进行值写入的话,就需要和50比较,确定谁大谁小,比50数值大的放右边,小的放左边,下图是二叉树的比较示例

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二叉树是由链表发展而来,因此二叉树在追加和删除元素方面也是同样有效的。

这一切的演变都是以内存为基础的。


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