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2022-09-11
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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