可以快速调整大小的数组

Posted 2023-02-25

【中文标题】可以快速调整大小的数组

【英文标题】：Array that can be resized fast

【发布时间】：2010-09-29 15:24:20

【问题描述】：

我正在寻找一种可以轻松添加项目且不会影响性能的数组数据类型。

System.

Array

- Redim Preserve 将整个 RAM 从旧的复制到新的，与现有元素的数量一样慢 System.Collections.

ArrayList

- 够好吗？ System.Collections.

IList

- 够好吗？

【问题讨论】：

IList 只是一个接口，因此没有具体的实现。

【参考方案1】：

您应该为此使用通用列表 (System.Collections.Generic.List)。它在constant amortized time 运行。

它还与数组共享以下功能。

快速随机访问（您可以在 O(1) 中访问列表中的任何元素） 循环很快 在开头或中间插入和删除对象很慢（因为它必须复制整个列表相信）

如果您需要在开头或结尾快速插入和删除，请使用链表或队列

【讨论】：

或者在开头使用预期的项目数对其进行初始化。

这是迂腐的，但我会争论“它会自动调整自身大小并保持不变的摊销时间”这句话的适当性。添加和删​​除是不断摊销的（这就是我假设你的意思）；实际调整大小不是。

也许有点迂腐，但我会改变措辞。 :)

【参考方案2】：

LinkedList 结构对你有用吗？它（在某些情况下）不像直接数组那样直观，但非常快。

AddLast 追加到末尾 AddBefore/AddAfter 插入到列表中 AddFirst 追加到开头

但是，随机访问并不是那么快，因为您必须遍历结构才能访问您的项目...但是，它具有 .ToList() 和 .ToArray() 方法来获取列表中结构的副本/array 形式，因此对于读取访问，您可以在紧要关头做到这一点。插入的性能提高可能超过随机访问需求的性能降低，也可能不会。这完全取决于您的情况。

还有一份参考资料可以帮助您确定正确的方法：

When to use a linked list over an array/array list?

【参考方案3】：

简单总结几个数据结构：

System.Collections.ArrayList：无类型数据结构已过时。请改用 List(of t)。

System.Collections.Generic.List(of t)：这表示一个可调整大小的数组。这个数据结构在幕后使用了一个内部数组。只要底层数组没有被填充，将项目添加到 List 是 O(1)，否则它是 O(n+1) 来调整内部数组的大小并复制元素。

List<int> nums = new List<int>(3); // creates a resizable array
                                   // which can hold 3 elements

nums.Add(1);
// adds item in O(1). nums.Capacity = 3, nums.Count = 1

nums.Add(2);
// adds item in O(1). nums.Capacity = 3, nums.Count = 3

nums.Add(3);
// adds item in O(1). nums.Capacity = 3, nums.Count = 3

nums.Add(4);
// adds item in O(n). Lists doubles the size of our internal array, so
// nums.Capacity = 6, nums.count = 4

添加项目仅在添加到列表末尾时才有效。在中间插入会强制数组将所有项目向前移动，这是一个 O(n) 操作。删除项目也是 O(n)，因为数组需要向后移动项目。

System.Collections.Generic.LinkedList(of t)：如果您不需要对列表中的项目进行随机或索引访问，例如，您只计划添加项目并从头开始迭代最后，LinkedList 是你的朋友。插入和删除是 O(1)，查找是 O(n)。

【讨论】：

次要的，小问题 - 我认为没有 O(n+1) 这样的事情。大 O 表示法确实有一个数学定义，但即使是非正式的，它的目的也是为了显示算法的数量级。正如 O(n^2 + 400n + 5) 无论系数如何都是 O(n^2)，O(n+1) 也是 O(n)。

【参考方案4】：

什么对你来说“足够好”？你到底想用那个数据结构做什么？

没有数组结构（即 O(n) 访问）允许在没有 O(n) 运行时的情况下插入中间；最后的插入是 O(n) 最坏的情况，对于像 ArrayList 这样的自调整大小的数组，需要 O(1) 摊销。

也许哈希表（分摊 O(1) 访问和插入任何地方，但 O(n) 最坏情况插入）或树（O(log(n)) 任何地方访问和插入，保证）更适合。

【参考方案5】：

如果速度是您的问题，我看不出所选答案比使用原始数组有什么好处，尽管它会自行调整大小，但它使用与调整数组大小完全相同的机制（并且应该只需稍长一点）除非你总是添加到最后，在这种情况下它应该做的事情更聪明一些，因为它一次分配一个块而不是一个元素。

如果您经常在集合的开头/中间添加，并且不经常索引到中间/结尾，您可能需要链接列表。这将具有最快的插入时间并且将有很长的迭代时间，它只是在索引方面很糟糕（例如从末尾开始查看第 3 个元素或第 72 个元素）。