05、为什么很多编程语言中数组都从0开始编号？

东方耀

05、为什么很多编程语言中数组都从0开始编号？


数组
（Array）是一种线性表数据结构。它用一组连续的内存空间，来存储一组具有相同类型的数据
线性表就是数据排成像一条线一样的结构。每个线性
表上的数据最多只有前和后两个方向。其实除了数组，链表、队列、栈等也是线性表结构

非线性表，比如二叉树、堆、图等。之所以叫非线性，是因为，在非线性
表中，数据之间并不是简单的前后关系。

连续的内存空间和相同类型的数据。正是因为这两个限制，它才有了一个堪称“杀手
锏”的特性：“随机访问”。但有利就有弊，这两个限制也让数组的很多操作变得非常低效，比如
要想在数组中删除、插入一个数据，为了保证连续性，就需要做大量的数据搬移工作

为什么大多数编程语言中，数组要从 0 开始编号，而不是从 1 开
始呢？
从数组存储的内存模型上来看，“下标”最确切的定义应该是“偏移（offffset）”。前面也讲到，如
果用 a 来表示数组的首地址，a[0] 就是偏移为 0 的位置，也就是首地址，a[k] 就表示偏移 k 个
type_size 的位置，所以计算 a[k] 的内存地址只需要用这个公式：

a[k]_address = base_address + k * type_size

但是，如果数组从 1 开始计数，那我们计算数组元素 a[k] 的内存地址就会变为：

a[k]_address = base_address + (k-1)*type_size

对比两个公式，我们不难发现，从 1 开始编号，每次随机访问数组元素都多了一次减法运算，对
于 CPU 来说，就是多了一次减法指令。
数组作为非常基础的数据结构，通过下标随机访问数组元素又是其非常基础的编程操作，效率的
优化就要尽可能做到极致。所以为了减少一次减法操作，数组选择了从 0 开始编号，而不是从 1
开始。
不过我认为，上面解释得再多其实都算不上压倒性的证明，说数组起始编号非 0 开始不可。所
以我觉得最主要的原因可能是历史原因。
C 语言设计者用 0 开始计数数组下标，之后的 Java、JavaScript 等高级语言都效仿了 C 语
言，或者说，为了在一定程度上减少 C 语言程序员学习 Java 的学习成本，因此继续沿用了从 0
开始计数的习惯。实际上，很多语言中数组也并不是从 0 开始计数的，比如 Matlab。甚至还有
一些语言支持负数下标，比如 Python


数组用一块连续的内存空间，
来存储相同类型的一组数据，最大的特点就是支持随机访问，但插入、删除操作也因此变得比较
低效，平均情况时间复杂度为 O(n)。在平时的业务开发中，我们可以直接使用编程语言提供的
容器类，但是，如果是特别底层的开发，直接使用数组可能会更合适

luotuo

很有用的