4.1 计算机存储设备 计算机中包括三种类型的存储设备：硬盘（hard disk）、内存（random‑access memory, RAM）、缓存（cache memory）。表 4‑2 展示了它们在计算机系统中的不同角色和性能特点。 表 4‑2 计算机的存储设备 第 4 章 数组与链表 hello‑algo.com 84 硬盘 内存 缓存 用途 长期存储数据，包括操作系统、 程序、文件等 所示的金字塔结构。越靠近金字塔顶端的存储设备的速度越快、容 量越小、成本越高。这种多层级的设计并非偶然，而是计算机科学家和工程师们经过深思熟虑的结果。 ‧ 硬盘难以被内存取代。首先，内存中的数据在断电后会丢失，因此它不适合长期存储数据；其次，内存 的成本是硬盘的几十倍，这使得它难以在消费者市场普及。 ‧ 缓存的大容量和高速度难以兼得。随着 L1、L2、L3 缓存的容量逐步增大，其物理尺寸会变大，与 CPU 所有工业领域，它要求我们在不同的优势和限制之间找到最佳平衡点。 总的来说，硬盘用于长期存储大量数据，内存用于临时存储程序运行中正在处理的数据，而缓存则用于存储 经常访问的数据和指令，以提高程序运行效率。三者共同协作，确保计算机系统高效运行。 第 4 章 数组与链表 hello‑algo.com 85 如图 4‑10 所示，在程序运行时，数据会从硬盘中被读取到内存中，供 CPU 计算使用。缓存可以看作 CPU

1 计算机存储设备 计算机中包括三种类型的存储设备：「硬盘 hard disk」、「内存 random‑access memory, RAM」、「缓存 cache memory」。表 4‑2 展示了它们在计算机系统中的不同角色和性能特点。 表 4‑2 计算机的存储设备 第 4 章 数组与链表 hello‑algo.com 84 硬盘 内存 缓存 用途 长期存储数据，包括操作系统、 程序、文件等 所示的金字塔结构。越靠近金字塔顶端的存储设备的速度越快、容 量越小、成本越高。这种多层级的设计并非偶然，而是计算机科学家和工程师们经过深思熟虑的结果。 ‧ 硬盘难以被内存取代。首先，内存中的数据在断电后会丢失，因此它不适合长期存储数据；其次，内存 的成本是硬盘的几十倍，这使得它难以在消费者市场普及。 ‧ 缓存的大容量和高速度难以兼得。随着 L1、L2、L3 缓存的容量逐步增大，其物理尺寸会变大，与 CPU 存在于所有工业领域，它要求我们在不同的优势和限制之间找到最佳平衡点。 总的来说，硬盘用于长期存储大量数据，内存用于临时存储程序运行中正在处理的数据，而缓存则用于存储 经常访问的数据和指令，以提高程序运行效率。三者共同协作，确保计算机系统高效运行。 第 4 章 数组与链表 hello‑algo.com 85 如图 4‑10 所示，在程序运行时，数据会从硬盘中被读取到内存中，供 CPU 计算使用。缓存可以看作 CPU

1 计算机存储设备 计算机中包括三种类型的存储设备：硬盘（hard disk）、内存（random‑access memory, RAM）、缓存（cache memory）。表 4‑2 展示了它们在计算机系统中的不同角色和性能特点。 表 4‑2 计算机的存储设备 第 4 章 数组与链表 www.hello‑algo.com 84 硬盘 内存 缓存 用途 长期存储数据，包括操作系统、 程序、文件等 所示的金字塔结构。越靠近金字塔顶端的存储设备的速度越快、容 量越小、成本越高。这种多层级的设计并非偶然，而是计算机科学家和工程师们经过深思熟虑的结果。 ‧ 硬盘难以被内存取代。首先，内存中的数据在断电后会丢失，因此它不适合长期存储数据；其次，内存 的成本是硬盘的几十倍，这使得它难以在消费者市场普及。 ‧ 缓存的大容量和高速度难以兼得。随着 L1、L2、L3 缓存的容量逐步增大，其物理尺寸会变大，与 CPU 所有工业领域，它要求我们在不同的优势和限制之间找到最佳平衡点。 总的来说，硬盘用于长期存储大量数据，内存用于临时存储程序运行中正在处理的数据，而缓存则用于存储 经常访问的数据和指令，以提高程序运行效率。三者共同协作，确保计算机系统高效运行。 第 4 章 数组与链表 www.hello‑algo.com 85 如图 4‑10 所示，在程序运行时，数据会从硬盘中被读取到内存中，供 CPU 计算使用。缓存可以看作 CPU

numbers[5]; float decimals[5]; char characters[5]; bool booleans[5]; 3.1.2. 计算机内存 在计算机中，内存和硬盘是两种主要的存储硬件设备。「硬盘」主要用于长期存储数据，容量较大（通常可达 到 TB 级别）、速度较慢。「内存」用于运行程序时暂存数据，速度较快，但容量较小（通常为 GB 级别）。 算法运行中，相关数据都被存储 离散内存空间 数据结构长度 长度不可变 长度可变 内存使用率 占用内存少、缓存局部性好 占用内存多 优势操作 随机访问 插入、删除 � 缓存局部性的简单解释 在计算机中，数据读写速度排序是“硬盘 < 内存 < CPU 缓存”。当我们访问数组元素时，计算 机不仅会加载它，还会缓存其周围的其它数据，从而借助高速缓存来提升后续操作的执行速度。 链表则不然，计算机只能挨个地缓存各个结点，这样的多次“搬运”降低了整体效率。

numbers[5]; float decimals[5]; char characters[5]; bool booleans[5]; 3.1.2. 计算机内存 在计算机中，内存和硬盘是两种主要的存储硬件设备。「硬盘」主要用于长期存储数据，容量较大（通常可达 到 TB 级别）、速度较慢。「内存」用于运行程序时暂存数据，速度较快，但容量较小（通常为 GB 级别）。 算法运行中，相关数据都被存储 离散内存空间 数据结构长度 长度不可变 长度可变 内存使用率 占用内存少、缓存局部性好 占用内存多 优势操作 随机访问 插入、删除 � 缓存局部性的简单解释 在计算机中，数据读写速度排序是“硬盘 < 内存 < CPU 缓存”。当我们访问数组元素时，计算 机不仅会加载它，还会缓存其周围的其它数据，从而借助高速缓存来提升后续操作的执行速度。 链表则不然，计算机只能挨个地缓存各个结点，这样的多次“搬运”降低了整体效率。

因，多多益善。厂商宣称16MB RAM 是一个能够使你工作舒适的数字，但我因此怀疑 「舒适」这个字眼的定义。写作本书时我的软硬件环境是： ■ Pentium 133 ■ 96M RAM ■ 2GB 硬盘 ■ 17 寸显示器。别以为显示器和程序设计没有关系。大尺寸屏幕使我们一次看多 一点东西，不必在Visual C++ 整合环境所提供的密密麻麻的画面上卷来卷去。 ■ Windows 95（中文版） 和.RES 等）并未放入。所有程序都可以在Visual C++ 5.0 整合环境中制作出来。安装 方式很简单（根本没有什么安装方式）：利用DOS 外部指令，XCOPY，把整个光盘片 拷贝到你的硬盘上即是了。 范例程序说明 ■ Generic（第１章）：这是一个Win32 程序，主要用意在让大家了解Win32 程 式的基本架构。 ■ Jbackup（第１章）：这是一个Win32 console 我们可以在每次记录对象内容的时候，先写入一个代码，表示此对象之类别是否曾在档 案中记录过了。如果是新类别，乖乖地记录其类别名称；如果是旧类别，则以代码表示。 这样可以节省文件大小以及程序用于解析的时间。啊，不要看到文件大小就想到硬盘很 便宜，桌上的一切都将被带到网上，你得想想网络频宽这回事。 还有一个问题。文件的「版本」如何控制？旧版程序读取新版文件，新版程序读取旧版 文件，都可能出状况。为了防弊，最好把版本号码记录上去。最好是每个类别有自己的

树形结构：树、堆、哈希表，元素存在一对多的关系。 ‧ 网状结构：图，元素存在多对多的关系。 3. 数据结构 hello‑algo.com 38 3.1.2. 物理结构：连续与离散 在计算机中，内存和硬盘是两种主要的存储硬件设备。硬盘主要用于长期存储数据，容量较大（通常可达到 TB 级别）、速度较慢。内存用于运行程序时暂存数据，速度较快，但容量较小（通常为 GB 级别）。 在算法运行过程中，相关数据都存储在内存 占用内存少、缓存局部性好 占用内存多 优势操作 随机访问 插入、删除 访问元素 ?(1) ?(?) 添加元素 ?(?) ?(1) 删除元素 ?(?) ?(1) � 缓存局部性 在计算机中，数据读写速度排序是“硬盘 < 内存 < CPU 缓存”。当我们访问数组元素时，计算 机不仅会加载它，还会缓存其周围的其他数据，从而借助高速缓存来提升后续操作的执行速 度。链表则不然，计算机只能挨个地缓存各个节点，这样的多次“搬运”降低了整体效率。

• 1 MB = 1024 KB • 1 GB = 1024 MB • 1 TB = 1024 GB • 也有人说 1 KiB 才是 1024 B 的，但是很少有人采用这种写法…… • 在买硬盘和 u 盘等存储设备的时候，往往会出现容量减少的情况，这是因为生产厂家按照 的是 1000 倍的换算的，而我们的系统中一般都是按照 1024 倍去计算的。 字还被用于表示内存地址 • 字的长度

是一对一的顺序关系。 ‧ 树形结构：树、堆、哈希表，元素之间是一对多的关系。 ‧ 网状结构：图，元素之间是多对多的关系。 3.1.2 物理结构：连续与离散 在计算机中，内存和硬盘是两种主要的存储硬件设备。硬盘主要用于长期存储数据，容量较大（通常可达到 TB 级别）、速度较慢。内存用于运行程序时暂存数据，速度较快，但容量较小（通常为 GB 级别）。 第 3 章 数据结构 hello‑algo

则是专为性能优化的构建系统，他和 CMake 结合都是行业标准了。 Ninja 和 Makefile 简单的对比 性能上： Ninja > Makefile > MSBuild Makefile 启动时会把每个文件都检测一遍， 浪费很多时间。特别是有很多文件，但是实 际需要构建的只有一小部分，从而是 I/O Bound 的时候， Ninja 的速度提升就很明 显。 然而某些专利公司的 CUDA 参数太硬核了，有没有图形化的缓存编辑器？ • 在 Linux 中，可以运行 ccmake -B build 来启 动基于终端的可视化缓存编辑菜单。 • 在 Windows 则可以 cmake-gui -B build 来启动 图形界面编辑各个缓存选项。 • 当然，直接用编辑器打开 build/CMakeCache.txt 修改后保存也是可以的。 • CMakeCache.txt 用文本存储数据，就是可供用 （就是给每个编译和链接命令前面加上 ccache ） ： • CCache 官方网站： https://ccache.dev/ （不过好像不支持 MSVC 的样子……） 添加一个 run 伪目标，用于启动主程序（可执行文件） • 创建一个 run 伪目标，其执行 main 的可执行文件。 • 这里用了生成器表达式 $ ，会自动让 run 依赖于 main 。