一、数组索引数据快速、有效的原因

1、连续内存存储

数组在内存中是连续存储的，数组的元素在内存中按照一定的顺序排列，相邻元素之间没有间隔。这意味着通过索引访问数组的元素时，可以通过简单的内存地址计算来定位元素的位置，从而实现快速的访问。

2、硬件支持

现代计算机硬件对于数组索引的访问进行了优化。计算机内存采用虚拟内存管理机制，每个虚拟地址对应一个物理地址，通过页表映射可以将虚拟地址转换为物理地址。在硬件层面，计算机的内存管理单元（Memory Management Unit, MMU）通常对数组的访问进行了高效的地址映射和缓存管理，从而加速了数组索引的访问速度。

3、简单的索引计算

数组的索引是一个整数值，计算机对整数值的运算支持非常高效。数组的索引计算通常只涉及简单的加法运算和乘法运算，这些运算在计算机硬件层面可以高效地执行，从而加速了数组索引的访问速度。

4、缓存局部性

数组的元素在内存中是连续存储的，这导致了访问数组的元素时具有良好的缓存局部性。计算机内存通常分为多级缓存，包括L1、L2、L3等多级缓存。当程序访问数组的元素时，由于数组的元素在内存中是连续存储的，因此会引发缓存预取和缓存命中，从而加速了数组索引的访问速度。

5、无额外开销

数组的索引访问通常不需要额外的开销。数组的索引直接映射到内存地址，没有额外的数据结构和指针来维护，这避免了额外的内存和时间开销，从而提高了数组索引的访问效率。