(一)陣列(Array)中的元素(Element)與鏈結串列(Linked List)中的元素 (Element)有何不同?請就元素在記憶體的儲存方式(Storage)、存取方式(Access)以及命名方式(Name)三方面詳細說明。(15 分)

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陣列(Array)和鏈結串列(Linked List)是兩種常見的資料結構,它們在元素的存儲和訪問方面有一些重要的不同之處。
陣列(Array)中的元素:
  • 陣列是一個連續的、固定大小的資料結構,由相同類型的元素組成。
  • 元素在記憶體中佔據連續的位置,可以通過索引或偏移量快速訪問。
  • 元素之間的順序是固定的,並且可以通過索引進行直接訪問和修改。
  • 插入和刪除元素的操作可能需要移動其他元素以維持連續性,這可能會導致效能下降。
鏈結串列(Linked List)中的元素:
  • 鏈結串列是由節點(Node)組成的資料結構,每個節點包含一個元素和一個指向下一個節點的指標。
  • 節點在記憶體中可以分散存儲,並通過指標連接起來,因此不要求連續的記憶體空間。
  • 元素之間的順序由節點之間的連結關係決定,必須從頭節點開始遍歷串列才能訪問特定元素。
  • 插入和刪除元素的操作只需要修改相鄰節點之間的指標,不需要移動其他元素,因此這些操作通常比在陣列中進行插入和刪除更高效。
元素在記憶體的儲存方式、存取方式和命名方式是在資料結構中的重要概念。下面將詳細說明這三個方面的含義:
  1. 儲存方式(Storage):
    • 陣列(Array):陣列中的元素在記憶體中連續儲存。每個元素佔據固定大小的內存塊,並按照索引的順序排列。這使得通過索引可以直接計算元素在記憶體中的位置,以便快速存取和修改。
    • 鏈結串列(Linked List):鏈結串列中的元素通常不是連續儲存的,而是由節點組成。每個節點包含了元素的值以及指向下一個節點的指標。這種分散儲存的方式意味著元素可以在記憶體中的任何位置,並通過指標連結在一起。
  2. 存取方式(Access):
    • 陣列(Array):陣列允許通過索引直接存取元素。由於元素在記憶體中連續儲存,計算索引的位置只需要一次數學運算,因此存取速度很快。
    • 鏈結串列(Linked List):在鏈結串列中,存取元素需要從頭節點開始遍歷串列,並根據節點之間的指標跳到下一個節點,直到達到目標元素。由於存取需要遍歷整個串列,所以存取元素的時間較長,特別是對於大型串列或需要訪問末尾元素的情況。
  3. 命名方式(Name):
    • 陣列(Array):陣列中的元素通常是通過索引值來訪問和識別的。索引值是以零為基礎的整數,用於表示元素在陣列中的位置。因此,陣列中的元素沒有自己的個別名稱,而是透過索引值來定位和訪問。
    • 鏈結串列(Linked List):在鏈結串列中,每個節點都可以包含一個指定的名稱或識別符,以區別不同的元素。這樣,每個節點就可以通過其名稱或識別符進行獨立的存取和識別。
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