链表与矢量



在过去的几天里,我一直在为软件开发工作的第一次电话面试做准备。在研究问题时,我提出了这篇文章。

每件事都很棒,直到我读到这篇文章,

"什么时候使用链表与向量?">

根据经验和研究,这是两种非常不同的数据结构,链表是一个动态数组,向量是空间中的二维点。我能看到的两者之间唯一的相关性是,如果你使用向量作为链表,比如myVector(my value, pointer to neighbor)

想法?

Vector是动态数组的另一个名称。它是C++中用于动态数组数据结构的名称。如果您有Java方面的经验,您可能知道它们的名称为ArrayList。(Java还有一个名为Vector的旧集合类,由于其设计方式存在问题,现在没有使用它。)

矢量适合随机读取访问以及在后面的插入和删除(需要分摊的恒定时间),但不适合在前面或任何其他位置的插入和删除(线性时间,因为项目必须移动)。向量通常在内存中连续排列,因此遍历一个向量是有效的,因为CPU内存缓存得到了有效使用。

另一方面,链接列表有利于在前面或后面插入和删除项目(恒定时间),但对其他很多项目都不是特别好:例如,删除列表中间任意索引处的项目需要线性时间,因为必须首先找到节点。另一方面,一旦找到特定节点,就可以在恒定时间内删除它或在它后面插入新项,这是矢量无法做到的。链表的实现也非常简单,这使它们成为一种流行的数据结构。

我知道这个提问者有点晚了,但这是Bjarne Stroustrup(C++的发明者)的一段非常有见地的视频,讲述了为什么你应该避免使用现代硬件的链表。https://www.youtube.com/watch?v=YQs6IC-vgmo如今,随着计算机上的快速内存分配,在更新项目的情况下创建矢量的副本要快得多。

我不喜欢这里的第一个答案,所以我想分享一下微软的Herb Sutter对此进行的一些实际研究。测试结果显示,一个容器中有多达10万件物品,但也声称它将继续在50万个实体的链表中表现出色。除非您计划您的容器具有数百万实体,否则动态容器的默认容器应为向量我或多或少地总结了他说的话,但也会在底部链接参考:

"即使你预先分配了链表中的节点,这也会让你的性能恢复一半,但它仍然比向量差。为什么?首先,它有更多的空间——每个元素的开销(这是部分原因)——链表中涉及的前向和后向指针——而且(更重要的是)访问顺序。链表必须遍历以找到插入点,执行所有这些指针追逐操作,这与向量所做的操作相同,但实际发生的是预取器的速度如此之快。对内存中有效映射的数据执行线性遍历(比如分配和使用定义和布局的指针向量),几乎在所有场景中都会优于链表。">

https://youtu.be/TJHgp1ugKGM?t=2948

除非"数据大小很大"或"必须有强大的安全保障",否则使用vector。

数据大小很大:-中间的矢量插入需要线性时间(因为需要四处乱洗),但其他都是恒定时间操作(比如遍历到第n个节点)。因此,如果数据大小较小,就不会有太多开销。

根据"Andrei Alexandrescu和Herb Sutter的C++编码标准书">

"对小列表使用向量几乎总是优于使用列表。即使在序列中间插入对向量是线性时间操作,对列表是恒定时间操作,但当容器相对较小时,向量通常优于列表,因为它有更好的恒定因子,而列表的Big-Oh优势在数据大小变大之前不会发挥作用。">

强大的安全保障列表提供强大的安全保证。http://www.cplusplus.com/reference/list/list/insert/

作为对链表中插入和删除Big O时间的校正,如果您有一个指针来保持当前元素的位置,以及用于在列表中移动它的方法(如.moveToStart().moveToEnd().next()等),则可以在恒定时间内删除和插入。

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