高中信息技术（必选1）X1-04数组与链表知识点

高中信息技术（必选1）X1-04数组与链表知识点整理本课程聚焦数组与链表两种基础数据结构，核心目标是帮助学生理解二者的定义、存储结构差异，掌握其基本操作，能区分适用场景并解决简单问题。以下是课程核心知识点梳理、配套练习题及答案解析。一、核心知识点总结知识点1：数组的定义与存储特征数组是由相同数据类型的元素按一定顺序排列组成的线性数据结构，采用连续存储方式（元素在内存中占用连续的存储空间）。其关键特征包括：元素类型统一，便于内存分配与管理；通过“下标”（索引，通常从0或1开始）快速访问任意元素，访问效率高（时间复杂度O(1)）；存储空间固定，初始化后难以动态扩容或缩容，插入、删除元素时需移动大量元素，效率较低。知识点2：链表的定义与存储特征链表是由若干个“节点”组成的线性数据结构，每个节点包含“数据域”（存储元素值）和“指针域”（存储下一个/上一个节点的内存地址），采用非连续存储方式。常见类型包括：单链表：每个节点仅指向后继节点，尾节点指针域为null；双向链表：每个节点既指向后继节点，也指向前驱节点，便于双向遍历；循环链表：尾节点指针域指向头节点，形成闭合回路，可循环遍历。链表的关键特征：存储空间动态分配，无需提前确定大小；插入、删除元素时仅需修改节点指针，效率高（时间复杂度O(1)）；访问元素需从表头/表尾依次遍历，效率低（时间复杂度O(n)）。知识点3：数组与链表的基本操作3.1数组的基本操作访问：通过下标定位元素，如数组a[0]（下标从0开始）访问第一个元素；插入：在指定位置插入元素，需将该位置及后续元素依次后移；删除：删除指定位置元素，需将该位置后续元素依次前移；遍历：从表头到表尾依次访问每个元素，可通过循环实现。3.2链表的基本操作访问：从表头节点开始，通过指针域依次遍历至目标节点；插入：创建新节点，修改前驱节点和新节点的指针域，将新节点接入链表；删除：找到目标节点的前驱节点，修改其指针域，跳过目标节点（释放目标节点内存）；遍历：从表头/表尾开始，通过指针域依次访问每个节点，直至遍历结束。知识点4：数组与链表的适用场景对比对比维度数组链表访问效率高（O(1)），适合频繁访问元素场景低（O(n)），不适合频繁随机访问插入/删除效率低（O(n)），适合元素数量固定、插入删除少的场景高（O(1)），适合元素数量动态变化、插入删除频繁的场景存储空间连续固定，可能存在内存浪费（未使用的预留空间）非连续动态，内存利用率高，但每个节点额外占用指针空间适用场景存储固定数量元素、频繁查询（如成绩排名、数据统计）存储动态数量元素、频繁增删（如购物车管理、任务队列）二、各知识点配套练习题及答案解析练习题组1：数组的定义与存储特征1.下列关于数组存储特征的说法，正确的是（）A.数组元素可以是不同数据类型B.数组元素在内存中占用连续存储空间C.数组初始化后可以动态扩容D.数组访问元素的效率低于链表2.若数组a的下标从0开始，存储的元素依次为[10,20,30,40,50]，则访问第3个元素（从1开始计数）的下标是______，该元素的值是______。答案及解析：1.B。解析：数组要求元素类型统一（A错误）；采用连续存储（B正确）；初始化后存储空间固定，无法动态扩容（C错误）；通过下标直接访问元素，效率高于链表（D错误）。2.2，30。解析：数组下标从0开始时，第1个元素下标为0，第2个为1，第3个为2，对应元素值为30。练习题组2：链表的定义与存储特征1.单链表中每个节点的组成部分包括（）A.数据域和表头指针B.数据域和后继指针C.指针域和尾节点D.数据域和前驱指针2.下列关于链表存储的说法，错误的是（）A.链表元素在内存中不连续存储B.双向链表便于双向遍历元素C.链表访问任意元素的时间复杂度为O(1)D.循环链表的尾节点指针指向头节点答案及解析：1.B。解析：单链表节点包含“数据域”（存储元素值）和“后继指针”（存储下一个节点地址），表头指针是指向链表第一个节点的指针，不属于节点组成部分（A错误）；前驱指针是双向链表节点的组成部分（D错误）。2.C。解析：链表访问元素需从表头依次遍历，时间复杂度为O(n)，O(1)是数组访问元素的时间复杂度（C错误）；A、B、D均符合链表存储的基本特征。练习题组3：数组与链表的基本操作1.对数组a=[1,3,5,7,9]进行操作：在下标2的位置插入元素4，插入后数组的元素序列为（）A.[1,3,4,5,7,9]B.[1,4,3,5,7,9]C.[1,3,5,4,7,9]D.[1,3,5,7,4,9]2.单链表中，在表头插入一个新节点的核心操作是（）A.新节点指针指向原表头节点，表头指针指向新节点B.原表头节点指针指向新节点，新节点指针指向nullC.找到尾节点，尾节点指针指向新节点D.新节点指针指向尾节点，尾节点指针指向新节点3.若要删除数组a=[2,4,6,8,10]中下标3的元素，删除后数组的元素序列为______，删除过程中需要移动______个元素。答案及解析：1.A。解析：数组插入元素时，需将插入位置及后续元素依次后移。下标2对应原数组中的元素5，插入4后，5及后续的7、9依次后移，得到[1,3,4,5,7,9]。2.A。解析：表头插入新节点时，需先让新节点的指针指向原表头节点（确保链表不中断），再将表头指针指向新节点（更新表头），A正确；B会导致原链表丢失，C是尾插操作，D逻辑错误。3.[2,4,6,10]，1。解析：下标3对应的元素是8，删除后需将后续的10前移1位，因此移动1个元素，最终数组为[2,4,6,10]。练习题组4：数组与链表的适用场景1.某电商平台的购物车功能，需要频繁添加商品、删除商品，适合采用的数据结构是（）A.数组B.单链表C.栈D.队列2.学校统计高一学生的期末成绩，需要频繁查询某学生的成绩，且学生人数固定，适合采用的数据结构是______，理由是______。3.下列场景中，不适合采用链表的是（）A.任务调度队列（频繁添加/删除任务）B.通讯录管理（频繁新增/删除联系人）C.学生成绩排名（频繁查询某名次的成绩）D.消息队列（频繁接收/发送消息）答案及解析：1.B。解析：购物车需频繁增删商品，链表插入、删除效率高，适合该场景；数组增删效率低（A错误）；栈和队列是特殊的线性结构，侧重“先进后出”“先进先出