На этом шаге мы приведем краткое введение в изучаемую тему.
Массив (array) - это фундаментальная структура данных, имеющаяся в большинстве языков программирования, и он имеет широкий спектр применений в самых разных алгоритмах.
Начиная с этого шага мы рассмотрим реализации массива в Python, в которых используются только базовые функциональные средства языка или функциональность, которая включена в стандартную библиотеку Python.
Вы увидите достоинства и недостатки каждого подхода, благодаря чему сможете решить, какая реализация подходит для вашего варианта использования. Но прежде чем начать, рассмотрим некоторые основы.
Как работают массивы и для чего они применяются?
Массивы состоят из записей данных, при этом записи имеют фиксированный размер, что позволяет эффективно размещать каждый элемент на основе его индекса.
Поскольку массивы хранят информацию в смежных блоках памяти, их рассматривают как непрерывные (нефрагментированные) структуры данных (в противоположность связным структурам данных, таким как связные списки, например).
Аналогией из реального мира, соответствующей этой структуре данных, является автостоянка:
Автостоянку можно рассматривать как единое целое и как отдельный объект, но внутри автостоянки есть места для парковки, индексируемые по уникальному числу. Места для парковки являются контейнерами для транспортных средств - каждое место для парковки может либо быть пустым, либо содержать автомобиль, мотоцикл или другое транспортное средство, припаркованное там.
Некоторые автостоянки могут быть ограничены только одним типом транспортного средства. Например, на кемпинговой автостоянке не разрешено парковать велосипеды . "Ограниченная" автостоянка соответствует структуре данных для "типизированного массива", которая допускает только те элементы, которые имеют одинаковый тип хранящихся в них данных.
С точки зрения производительности поиск элемента, содержащегося в массиве, выполняется очень быстро при условии, что указан индекс элемента. Для данного случая надлежащая реализация массива гарантирует постоянное O(1) время доступа.
В своей стандартной библиотеке Python содержит несколько массивоподобных структур данных, каждая из которых обладает слегка отличающимися характеристиками. Давайте их рассмотрим.
На следующем шаге мы поговорим о списках.
