目录
一、顺序表和链表的区别【表格】
二、顺序表优缺点
三、链表优缺点
四、缓存命中率（缓存利用率）
❥ 主存和本地二级存储
❥ 寄存器和三级缓存
❥ 顺序表缓存命中率
❥ 链表缓存命中率
一、顺序表和链表的区别【表格】
| 不同点 | 顺序表 | 链表（带头双向循环链表） |
| 存储空间上 | 物理上一定连续 | 逻辑上连续，但物理上不一定连续 |
| 随机访问（用下标随机访问） | 支持 复杂度为O(1) | 不支持 复杂度为O(N) |
| 任意位置插入或者删除元素 | 可能需要搬移元素，效率低 复杂度为O(N） | 只需要修改指针的指向 |
| 插入 | 动态顺序表，空间不够时需要扩容 | 没有容量的概念 |
| 应用场景 | 元素高效存储+频繁访问 | 频繁插入和删除任意位置 |
| 缓存利用率 | 高 | 低 |
二、顺序表优缺点
优势
- 能够通过下标进行随机访问
- 物理上一定连续
- 缓存利用率高
缺点
- 扩容有消耗。扩容分为原地扩容和异地扩容，当为异地扩容时，消耗容量更多，因为还要进行数据的拷贝到新的空间，然后再释放掉原来的空间。
- 扩容还有可能存在空间浪费。例如：开辟了100个空间，却只用了80个，浪费了20个空间。
- 在插入删除时需要移动大量的元素
三、链表优缺点
优势
- 可以任意位置插入和删除元素
- 没有扩容的消耗，可以按需申请和释放
- 不浪费空间
缺点
- 不能用下标随机访问。所以链表排序意义不大，不如用数组进行排序（因为不能随机访问）
- 缓存利用率低
所以说，顺序表和链表是互补的线性结构
四、缓存命中率（缓存利用率）
❥ 主存和本地二级存储
下图1是计算机存储器的层次结构。计算机的内部存储体系分为很多层，其中有两个使我们所熟知的，分别是
- 主存：也就是电脑的内存
- 本地磁盘：也就是硬盘
内存和硬盘的区别：
- 内存：带电存储，速度很快，一个电脑内存一般是8/16G。
- 硬盘：不带电存储，速度较慢。
虽然他们的区别是速度快慢问题，但本质区别是他们是否带电存储。
那何为带电不带电存储呢？
举个例子 ! ! !
假设我们正在word上写笔记，这时候如果我们把电脑里的电池扣掉，那么正在word上写的笔记就会消失，再打开电脑就需要我们重新再写，为什么呢？
这是因为我们写的笔记不是存在硬盘中，而是存在内存。
为什么不存在硬盘呢？
是因为硬盘的速度比较慢。
那什么情况下它才会存在硬盘中呢？
我们点击左上角的保存（或者直接ctrl+s），鼠标转两个圈圈（转圈说明速度较慢），这样就会保存到文件中，也就保存到了硬盘当中。
若是存好之后我们又想修改一下我们的笔记，那修改之后的内容是不会存到文件中的，需要我们再次进行保存。
所以金字塔越往下存储容量越大，访问速度越来越慢，成本价格也越来越低。
❥ 寄存器和三级缓存
除此之外，我们发现每个电脑都还有一个寄存器和三级缓存。
补充：CPU和寄存器定义
- CPU（中央处理器）是一块超大规模的集成电路，它是计算机的运算核心和控制核心。它由控制单元、运算单元和存储单元组成，负责解释计算机指令和处理软件中的数据。
- 寄存器是位于CPU内部的一种物理存储器，用于高速存储指令和数据，设计目的是在CPU内部快速访问这些存储区域。
我们已经有了内存，且内存速度也还行，为什么还要有三级缓存呢？
分析如下：
代码：
int a = 0;
++a;转到反汇编（汇编就是对应的指令），如下图所示：
我们定义了变量a，这个变量i是存储在内存中，现在对a执行下一步指令（即++a）。
那么谁来对i执行++a指令呢？
是CPU。CPU可以执行各种各样的指令（加减乘除，异或等）。
上图我们可知：++a转到反汇编，分为三步执行：
- 首先它不是直接对内存a的位置进行++，它是把a从内存中读取出来，存储到eax这个寄存器
- 然后执行inc eax指令，对寄存器中的值进行自增
- 最后再把寄存器中自增完的值返回到ptr[a]这个位置。
为什么要这样做呢？
是因为它们不同频，cpu运行的速度太快，如果它直接去访问内存，把内存数据访问到，然后对内存的数据直接进行++，速度太慢；所以更愿意把这个数据从内存加载到寄存器，（因为访问寄存器很快，越往上速度越快），然后在寄存器中cpu执行这个指令（cpu中有加法器，执行完之后再把这个结果返回到内存里面），而不是去访问内存。
cpu通常是不会直接去访问内存，如果去访问内存的数据，内存的数据比较小，通常就会加载到寄存器。
这里的小指的是4/8个字节。
如果比较大就会加载到缓存（三级缓存），一级一级加载。
假设我们要执行一段指令，要访问顺序表和链表里的一段数据，例如：1 2 3 4
在这里这些数据分别是怎么访问的呢？
我们知道，不管是顺序表还是链表，这些数据都是在内存中（堆上）的。
假设我们要执行顺序表或链表 +1 -1 等类似操作，cpu是不会直接去访问这个内存的，而是加载到缓存去访问。
加载到缓存的原因：
因为这些数据1 2 3 4 太大，所以它们不会加载到寄存器中，而是加载到缓存当中。
假设我们要访问1 2 3 4 这一段数据，cpu就会查看首元素的地址在不在缓存
- 如果在缓存，就叫缓存命中，可以直接去访问
- 如果不在缓存，就叫不命中，数据会先从内存加载到缓存，再访问。
那到底是怎么加载到缓存呢？
在实际加载过程中，cpu每次不会只加载一个字或一个字节，而是一块块地加载（原因：局部性原理），它会认为当前位置的数据被访问了，那与之相邻地址的数据有很大概率也会被访问。
打个比方：
每个班里应该都发生过这种情况，我们正在上课。
这时候班主任突然进来说：5号你们这一列出来去把新书搬到班里。
到了楼下，班主任发现运了一车书，心想：这3个学生去搬不得累坏了。于是又到班里点了一列学生：4号这一列也出来一下。
我们发现：当班主任把5号这列叫走的时候，再去叫的时候最大可能就是叫4号这列，也就是和他们相邻的那一列。如果班主任叫人的时候，东叫一个，西叫一个，那班里不得乱糟糟的，任课老师怎么讲课啊！
那到底是加载多少字节到缓存呢？
一般是几十个字节，甚至是多少k，缓存会按照它的定义去拉取多少，它跟cpu的型号有关，叫作CPU的字长。
其实读这些数据就是探测这些二进制位是0还是1，把这个01通过电信号位读到了以后然后拿过来，它是有很多很多的线连接着，cpu访问一次，有多少根线，就是访问了多少个比特位。
❥ 顺序表缓存命中率
假设最开始去访问这些数据，这些数据是都没有被访问过的，也就在缓存中，那第一个数据就是不命中。
如果是数组的话，由于第一个数据不命中，会把首地址开始的一长段数据都加载到缓存中去，如果再访问第2个位置的数据，则在缓存，也就是缓存命中。
如果数据特别长，第一个不命中，然后后面连续一长段都命中，再不命中，然后再加载到缓存，后面一长段命中......以此类推。
这就叫做：缓存利用率高（缓存命中率高）。
❥ 链表缓存命中率
那链表为什么缓存利用率低呢？
我们知道，数组在内存中是连续存放的，而链表节点与节点之间的内存不一定连续，因为每次malloc的地址都是随机的。
第一次访问的时候，我们把第一个数据后面一连串连续的地址加载到缓存，虽然有可能会访问到后面的节点，但通常情况下是访问不到的，最坏的情况是后面的一个节点都没访问到，这就会造成：缓存利用率低（缓存命中率低）。
除了不命中之外，还会导致缓存污染。
缓存污染意思是：缓存空间大小是一定的，加载进来却没有用的数据把其它数据挤走，这就造成了缓存污染。
