學期（2024-2025-1） 學號（20241428） 《計算機基礎與程式設計》第7周學習總結
作業資訊
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|這個作業的目標|陣列與連結串列 基於陣列和基於連結串列實現資料結構|
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教材學習內容總結
子程式與引數
定義和作用：
子程式可以是函式（Function）或過程（Procedure），函式通常返回一個值，而過程則不返回值。
子程式允許程式設計師將複雜的操作分解成更小、更易於管理的部分。
呼叫和返回：
子程式透過呼叫語句被執行，執行完畢後返回到呼叫點繼續執行。
函式在執行完畢後會返回一個值給呼叫者，而過程則不會。
引數（Parameters）：
引數是傳遞給子程式的值，用於影響子程式的行為。
引數可以是輸入引數（傳入值）、輸出引數（傳出值）或輸入輸出引數（傳入傳出值）。
引數傳遞方式：
按值傳遞（Pass by Value）：子程式接收引數的副本，對引數的修改不會影響原始資料。
按引用傳遞（Pass by Reference）：子程式直接操作引數的記憶體地址，對引數的修改會影響原始資料。
過載（Overloading）：
允許建立多個具有相同名稱但引數列表不同的子程式，這有助於提供更清晰的API和簡化程式碼。
作用域（Scope）：
子程式內部定義的變數通常具有區域性作用域，即它們只能在子程式內部訪問。
全域性變數可以在程式的任何地方訪問，包括子程式內部。
遞迴（Recursion）：
遞迴是一種特殊的子程式呼叫，其中子程式直接或間接地呼叫自身。
遞迴需要有一個明確的終止條件，否則會導致無限遞迴。
棧幀（Stack Frame）：
每次呼叫子程式時，都會在呼叫棧上建立一個新的棧幀，用於儲存區域性變數和引數。
當子程式返回時，其對應的棧幀會被銷燬。
尾呼叫最佳化（Tail Call Optimization, TCO）：
尾呼叫是指子程式呼叫是函式體中的最後一個操作。
尾呼叫最佳化是一種編譯器最佳化技術，可以避免為尾呼叫建立新的棧幀，從而減少棧空間的使用。
閉包（Closures）：
閉包是函式和其周圍狀態（詞法環境）的組合，允許函式訪問定義在其外部的變數。
這些知識點是程式設計中子程式和引數的基礎，不同的程式語言可能會有不同的實現細節和特性。
連續記憶體分配：
陣列在記憶體中分配一塊連續的空間來儲存資料元素。
隨機訪問：
陣列支援透過索引進行快速隨機訪問，訪問時間複雜度為O(1)。
固定大小：
靜態陣列的大小在定義時確定，不可更改。
動態陣列（如C++中的std::vector或Java中的ArrayList）可以調整大小，但通常需要分配新的記憶體塊並複製舊資料。
插入和刪除操作：
在陣列的開頭或中間插入或刪除元素通常需要移動大量元素，時間複雜度為O(n)。
空間利用：
陣列可能會預留額外空間以支援動態擴充套件，這可能導致空間的浪費或不足。
快取友好性：
陣列的連續記憶體分配使得快取利用率高，有助於提高效能。
適用場景：
適用於元素數量基本確定且需要頻繁隨機訪問的場景。
基於連結串列的資料結構
非連續記憶體分配：
連結串列中的每個元素（節點）可以獨立分配在記憶體的任何位置。
順序訪問：
連結串列只能透過從頭節點開始順序訪問，訪問特定節點的時間複雜度為O(n)。
動態大小：
連結串列的大小可以隨時改變，插入和刪除操作不需要移動其他元素。
插入和刪除操作：
在連結串列的任意位置插入或刪除節點只需要改變指標，時間複雜度為O(1)，但前提是已經定位到該位置。
空間利用：
連結串列不需要預留額外空間，但每個節點需要額外儲存指向前一個或後一個節點的指標，可能會增加儲存開銷。
快取友好性：
連結串列的非連續記憶體分配可能導致快取未命中，影響效能。
適用場景：
適用於元素數量頻繁變化且順序訪問的場景，如實現棧、佇列等。
常見基於陣列和連結串列的資料結構
陣列實現：
陣列列表（ArrayList）
雜湊表（如C++中的std::unordered_map）
字串（在某些語言中，如C/C++）
連結串列實現：
單連結串列
雙向連結串列
迴圈連結串列
雜湊連結串列（開放定址法）
棧（可以使用陣列或連結串列實現）
佇列（可以使用陣列或連結串列實現）
教材學習中的問題和解決過程（先問 AI）
