数组是数据结构中的基本模块之一。为了更好的理解数组，在正式介绍数组之前，我们需要了解数组和列表、集合在概念上的区别。
集合
概念：由一个或多个确定的元素所构成的整体。
特性：
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集合里的元素类型不一定相同。比如，可以将教室中的学生看作是一个集合，也可以将教室中的学生和物品看作是一个集合。
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集合里的元素没有顺序。我们形容集合中的元素从来不会说“集合中的第七个元素”，因为集合中的元素没有顺序。
事实上，广义上的集合并不直接存在于编程语言中。但是，编程语言中的很多数据结构都是基于集合，它们在集合的基础上加上一些规则就形成了它们的数据结构。
列表
概念：又称线性列表，是一种由数据项按照一定线性顺序，排列而成的数据项的集合。
特性：
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列表里的元素虽然类型不一定相同，但是按照一定顺序进行了排列。
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列表里的元素数目是可变的，可以向列表中增加或删除元素。
在编程语言中，列表最常见的表现形式有数组、链表、栈和队列。
数组
概念：数组是列表的实现方式之一，是数据结构中的基本模块之一。
特性：
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**数组会用名为“索引”的数字来标识每个数据项在数组中的位置。**且在大多数编程语言中，索引是从0算起的，我们可以根据数组中的索引，快速读取数组中的元素。而列表中没有索引，这是数组与列表最大的区别。
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数组中的元素在内存中是连续存储的，且每个元素占用相同大小的内存。而列表中的元素在内存中可能相邻，也可能不相邻，比如列表的另一种实现方式——链表，它的元素在内存中则不一定是连续存储的。
数组的操作
读取元素
读取数组中的元素，是通过访问索引的方式来读取的，索引一般从0开始。
在计算机中，内存可以看做是一些已经排列好的格子，每个格子代表一块内存地址。一般情况下，数据会分散地存储在内存中，即不同的格子中。
**对于数组来说，由于其元素在内存中是连续存储的，所以计算机会在内存中为其申请一段连续的内存空间，并且记下索引为0处的内存地址。**以["C", "O", "D", "E", "R"]数组为例，它的各元素对应的索引及内存地址如下图所示。
假如我们想要访问索引3处的元素"E"时，计算机会进行以下计算：
- 找到该数组的索引0的内存地址，即2008。
- 将内存地址加上索引值，作为目标元素的地址，即2008 + 3 = 2011，对应的元素为"E"，这时就找到了目标元素。
我们知道，计算内存地址这个过程是很快的，而我们一旦知道了内存地址就可以立即访问到该元素，因此读取数组元素的时间复杂度为常数级别，O(1)。
查找元素
与读取元素类似，由于计算机只保存了索引为0处的内存地址，因此在查找元素时，只需要从数组开头逐步向后查找就可以了。如果数组中的某个元素为目标元素，则停止查找，否则继续搜索直到达到数组的末尾。例如，查找数组["C", "O", "D", "E", "R"]中的元素"E"，过程如下图所示。
我们发现，最坏的情况是搜索元素"R"或者数组中不包含目标元素时，我们需要查找n次，n为数组的长度，因此查找数组的时间复杂度为O(N)。
插入元素
假如我们想在数组["C", "O", "D", "E", "R"]中插入一个元素"S"。
如果将该元素插入到数组的末尾，只需要一步。即计算机通过数组的长度和位置计算出即将插入元素的内存地址，然后将该元素插入到指定位置即可。过程如下图所示。
但是，如果要将该元素插入到数组中的其他位置，则会有所区别，这时我们首先需要为该元素所要插入的位置腾出空间，然后进行插入操作。例如，我们想要在索引2处插入"S"。过程如下图所示。
我们发现，频繁地对数组进行插入操作，会造成时间的浪费。
删除元素
删除元素与插入元素的操作类似，当删除掉数组中的某个元素后，数组中会留下空缺的位置，而数组中的元素在内存中是连续的，这就使得后面的元素需对该位置进行填补操作。例如，删除数组["C", "O", "D", "E", "R"]中索引1中的元素"O"，过程如下图所示。
当数组长度为n时，最坏情况下，我们删除第一个元素，共需要的步骤为1 + (n - 1) = n 步，其中，1为删除操作，n - 1为移动其余元素的步骤数。删除操作具有线性时间复杂度，即时间复杂度为O(N)，N为数组长度。
