顺序表和链表的比较

0x01 存取/读写方式

顺序表

可以顺序存取，也可以随机存取，只需要访问一次。时间复杂度：$O(1)$

链表

只能从头顺序读取元素。时间复杂度：$O(n)$

0x02 逻辑结构和物理结构

顺序表

采用顺序结构，逻辑上相邻的元素，对应的物理存储位置也相邻。

链表

采用链式结构，逻辑结构上相邻的元素，物理位置不一定不一定相邻，对应的逻辑关系是用指针来表示的。

0x03 CRUD操作

顺序表

对于按值查找，顺序表无序时时间复杂度：$O(n)$，有序时可用折半/二分查找，时间复杂度：$O(log_2n)$；

对于按位查找，顺序表支持随机存取，时间复杂度为：$O(1)$;

链表

对于按值查找，链表的时间复杂度为：$O(n)$;

对于按位查找，链表的时间复杂度也为：$O(n)$；

由于顺序表在物理结构上也是连续存放的，在进行插入和删除操作时需要挪动大量数据，造成执行效率低下。

所以在大量数据的情况下适合使用链表进行存储。

0x04 空间分配

顺序存储在静态存储分配情形下，一旦存储空间装满就不能扩充，若再加入新元素，则会出现内存溢出，因此需要预先分配足够大的存储空间。预先分配过大，可能会导致顺序表后部大量闲置；预先分配过小，又会造成溢出。动态存储分配虽然存储空间可以扩充，但需要移动大量元素，导致操作效率降低，而且若内存中没有更大块的连续存储空间，则会导致分配失败。链式存储的结点空间值在需要时申请分配，只要内存有空间就可以分配，操作灵活、高效。

在实际中需要考虑的因素：

  • 基于存储的考虑：
    • 难以估计线性表的长度或存储规模时，不宜采用顺序表。
    • 链表不用事先估计存储规模，但链表的存储密度较低，显然链式存储结构的存储密度时小于1的。
  • 基于运算的考虑：
    • 在顺序表中按序号访问$a_i$的时间复杂度为$O(1)$,而链表中按序号访问的时间复杂度为$O(n)$，因此若经常做的运算时按序号访问数据元素，则显然顺序表优于链表。
    • 在顺序表中进行插入、删除操作时，平均移动表中一半的元素，当数据元素的信息量较大且表较长时，这一点是不应该忽视的。
    • 在链表中进行插入、删除操作时，虽然也要找插入位置，但操作主要还是比较操作，从这个角度考虑显然链表优于顺序表。
  • 基于环境的考虑：
    • 顺序表容易实现，任何高级语言中都有数组类型。
    • 链表的操作时基于指针的，相对来讲，前者实现较为简单。

通常较稳定的线性表选择顺序存储，频繁插入、删除的线性表选择链式存储。