数据结构之Array、ArrayList、List、LinkedList对比分析

网友投稿 798 2022-09-11

数据结构之Array、ArrayList、List、LinkedList对比分析

数据结构之Array、ArrayList、List、LinkedList对比分析

一、前言:

在c#数据结构中,集合的应用非常广泛,无论是做BS架构还是CS架构开发,都离不开集合的使用,比如我们常见的集合包括:Array、ArrayList、List、LinkedList等。这一些数据集合,在功能上都能够实现集合的存取,但是他们内部有什么区别,在使用时需要注意一些什么呢?下面根据个人的经验,对这一些集合数据的使用做一个简单的小结,如果说的不对的地方,欢迎指出,多多交流改进。

二、Array集合简介

Array集合,也就是数组,是最简单的数据结构,其存储的数据在内存空间是连续的,数组有一下一些特点

1.数据存储是连续的

2.数组长度在定义时就必须制定

3.数组存储的数据类型都是同一类型

4.数组可以直接通过小标访问

优缺点:

   优点:

  1、可以根据索引直接访问,访问速度快

   2、数据是安全的,由于数据类型一致性,在存储使用过程中不涉及

  缺点:

  1、由于数据是连续存储的,导致插入效率变慢

    2、由于数组长度大小固定,那么对预期非固定长度的数字不好处理

练习实例代码:

三、ArrayList集合简介

ArrayList 是Array的升级版,能够解决Array的一些缺点

ArrayList其内部实现也是Array,只是其长度是可以动态,在其内部用一个变量记录控制长度,ArrayList有如下一些特点

1.长度不固定

2.可以存储不同的数据类型(object)

3.同样支持索引查询(可以直接通过小标访问)

4.灵活性更强,以牺牲性能为代价

优缺点:

优点:

1、长度不固定,在定义是不必担长度溢出

2、可以存储任意数据类型

3、可根据索引查询,查询效率快

缺点:

1、由于长度不固定,执行效率低下,因为超出默认长度(10)后,会自动扩容拷贝数据,牺牲性能

2、由于存储类型是object,所以在存数据时会有装箱操作,在取数据时会有拆箱操作,影响效率

3、线程不安全,因为其内部实现是用size、array来共同控制,在新增操作时是非原子操作,所以非安全线程

使用技巧:

在实际使用过程中,为了避免自动扩容,可以预估数据长度,初始化一个数据长度,从而提高效率

练习实例代码:

四、List集合简介

随着c#泛型的推出,为了避免ArrayList一些缺点,微软推出了List集合

List集合内部还是采用的Array实现,同时在定义时需要指定对应的数据类型

这样级保留了Array集合的优点,同时也避免了ArrayList集合的数据类型不安全和装箱带来的性能牺牲

List特点:

1、数据长度不固定,自动增加

2、存储相同的数据类型

3、可根据索引查询,查询效率快

优缺点:

优点:

1、长度不固定,在定义是不必担长度溢出

2、存储相同数据类型的数据,避免的数据的装箱拆箱,提高了数据处理效率

3、支持索引查询,查询效率快

缺点:

1、由于长度不固定,执行效率低下,因为超出默认长度(10)后,会自动扩容拷贝数据,牺牲性能

2、线程不安全,因为其内部实现是用size、array来共同控制,在新增操作时是非原子操作,所以非安全线程

练习实例代码:

五、LinkedList集合简介

LinkedList链表的底层是采用双向链表的方式实现,

在链表(Linked List)中,每一个元素都指向下一个元素,以此来形成了一个链(chain)

可以从头部和尾部插入数据,在存储内存上采用非连续方式存储,链表有如下一些特点

1、内存存储上是非连续的

2、能够支持从头部和底部同时插入

3、长度是非固定的

优缺点:

优点:

1、由于非连续存储,中部插入和删除元素效率高

2、长度非固定,在创建时不用考虑其长度

3、可以冲头部和底部添加元素

4、数据类型是安全的,在创建时需要指定的数据类型

缺点:

1、由于非连续存储,不能通过小标访问,查询效率低

练习实例代码:

六、每种集合数据执行结果对比分析

执行结果数据

通过测试数据大概可以分析得出一些结论

1、整体效率上Array效率最高,ArrayList效率最低,List效率介于Array和ArrayList之间

2、ArrayList和List集合,在定义时如果知道数据长度,那么初始化时,指定长度的效率比不指定的长度效率高

七、总结:

在数据集合使用选择上给出以下一些建议:

1、Array:当元素的数量是固定的,并且需要使用下标时

2、ArrayList:当存储的元素类型不同时,初始化时给一个预估的长度

3、List:当元素的数量是固定的,并且需要使用下标时,初始化时给一个预估的长度

4、LinkedList:当元素需要能够在列表的两端添加时

附件:

关于这一些练习的代码,上传到github,有兴趣的可以看一下:

https://github.com/xuyuanhong0902/dataStructureTest.git

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