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Arrays und Listen
Wenn du mehrere gleichartige Objekte speichern möchtest, hast du im Wesentlichen zwei Möglichkeiten: Arrays und Listen. Beide Datentypen haben Vor- und Nachteile.
Arrays
Bei einem Array legst du bereits zum Zeitpunkt der Deklaration fest, wieviele Elemente es enthalten soll:
int[] zahlenarray = new int[5];
Damit verbunden ist die Anforderung eines bestimmten Speicherbereichs.
Eine spätere Erweiterung ist nicht vorgesehen - möglicherweise sind die Speicherbereiche vor und nach dem für das Array reservierten Speicher bereits anderweitig vergeben?
Denk an eine Reservierung im Kino: Wenn du 3 Plätze nebeneinander reserviert hast und kurz vor der Vorstellung nochmal zwei weitere Plätze direkt im Anschluss haben möchtest, klappt das meist nicht. Du musst in diesem Fall einen neuen Bereich suchen, der genügend Sitzplätze für alle deine Freunde hat und alle Plätze dorthin verschieben.
Verkettete Listen
Bei der Speicherung als verkettet Liste können sich die Objekte überall im Hauptspeicher befinden, man kann jederzeit ein neues Element anfügen - wie geht denn das?
Eine verkettete Liste funktioniert ein wenig wie eine Schnitzeljagd. Jedes Element enthält die zu speichernde Information ("Wert") und die Adresse seines Nachfolgers. Wenn man nun das erste Element kennt, kann man Schritt für Schritt zu allen anderen Elementen gelangen.
(A1)
- Schreibe die Zahlenreihe aus dem Beispiel auf. Welche Adressen tauchen Dabei auf?
- Welche Nachteile gegenüber einem Array erkennst du?
Operationen
Was wollen wir auf unseren Datenstrukturen (Array/Liste) gerne für Operationen ausführen?
- Lesen
- Einfügen (Am Ende/in der Mitte)
- Löschen
Aufwandsabschätzung:
Der Aufwand für die Operationen ist folgender:
| Array | Liste | |
|---|---|---|
| Lesen | O(1) | O(n) |
| Einfügen | O(n) | O(1) |
| Löschen | O(n) | O(1) |
Zur Erinnerung: O(1) ist eine konstante Laufzeit, es hängt also nicht davon ab, wie lang die Liste ist oder wie viele Elemente das Array hat.
Wichtige Einschränkung: Die Operationen "Einfügen" und "Löschen" auf der Liste liegen nur dann in O(1), wenn man annimmt, dass man die Stelle, an der eingefügt/gelöscht werden soll, bereits erreicht hat! Andernfalls wären beide in O(n).
O(n) bedeutet lineare Laufzeit, d.h. die Operation dauert linear länger mit der Zahl der Elemente deiner Datenstruktur.
(A2)
Erkläre die unterschiedlichen Laufzeiten bei den verschiedenen Datenstrukturen. Überlege dir dazu, was man Schritt für Schritt tun muss, um z.B. ein Element in der Mitte einer Liste zu entfernen und was man machen muss, um das bei einem Array zu tun. Tipp: Das Array darf nach dem Vorgang keine "Löcher" haben.
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