《c++程序性能优化》——常用数据结构性能分析

第4章 常用数据结构性能分析

 

1从遍历，插入，删除，排序，查找5个基本操作，分别对数组，链表，哈希表和二叉树的性能做分析。

~遍历~

数组：遍历很容易，无论升序和倒序，而且初始位置从任意K开始。

链表：通过跟踪指针的方式来完成整个链表的遍历。双向连链表课以支持升序和倒序。

哈希表：如果我们事先知道Key值，可以通过哈希函数来找到非空的桶，进行遍历，否则的哈遍历哈希数组的方式访问每个桶。

二叉树：有三种方法，前序，中序，后序。递归实现遍历。随着树的深度的增加程序对栈的使用越多，而栈是有限空间的。

~插入~

数组：插入新节点西药一大部分的连续存储区，时间空间复杂度高。

链表：非常方便。

哈希表：分为两步，定位桶和向桶内插入节点。

二叉树：二叉树的接结构影响插入操作效率，比如是否平衡。

~删除~

数组：和插入类似，需要大量的时间空间花费。一种好的办法是在需要删除某个节点的时候，不将他真正的删除，而是在节点中设计一个标志位，禁止其他程序使用该节点，当数目达到一定的阀值时，统一的删除。

链表：与插入操作完全相同。

哈希表：首先通过哈希函数和链表遍历找到待删节点，删除后重新设置前后指针。

二叉树：（1）如果是叶子节点，直接删除。

             （2）如果节点只有一个子节点，替换。

             （3）如果左右大都在，找到合适的节点做新的根节点。

~排序~

数组：

1，直接插入排序：当数据表A中每个元素距其最终位置不远，数据表A按关键字值基本有序，可用此方法排序较快。

2，冒泡排序法：将较小的值“上浮”到数组顶部，而较大值“下沉”到数组底部，这种排序技术要比较好几趟，每一趟要比较连续的数组元素对，如果某对数值是按升序排序的（或者这两个值相等），那就保持原样，如果某对数组是按降序排列的，就要交换它们的值。

3，快速排序法：快速排序是对冒泡排序的一种改进。它的基本思想是：通过一躺排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按次方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。

4，直接选择排序法：直接选择排序的作法是：第一趟扫描所有数据，选择其中最小的一个与第一个数据互换；第二趟从第二个数据开始向后扫描，选择最小的与第二个数据互换；依次进行下去，进行了(n-1)趟扫描以后就完成了整个排序过程。它比起冒泡排序有一个优点就是不用不断的交换。

链表：

链表的排序的复杂度非常的高，大多数的内部排序方法都不能适用晕链表。我们可以使用链表数组的方法来。当需要排序时，构造一个数组，存放链表中节点的指针，在排序过程中通过这个数组定位每个节点，并实现节点的交换。

哈希表：

对哈希表排序没有意义、

二叉树：

二叉树本身就是有序的。

~查找~

数组：数组的最大的优点就是可以通过下标来访问节点。不过在实际未知的情况下，还是要遍历整个数组。

链表：一般的链表的查找就低效的，但在一些情况下，链表的查找效率得到提高。有序链表，可以在从一个最优节点来找。跳转链表，事先在链表中建立指针关系，查询的效率会大大提高

哈希表：哈希表的查找个桶的链表长有关

二叉树：取决于树的形状

 

2动态数组的实现和分析

在实际的开发过程中，数组是最常用的数据结构之一，在一般情况下，会定义成为静态数组，他在内存的空间不不变的，如果程序定义的是一个全局数组，编译器会在静态数据区为这个数组分配空间，如果是局部数组，会在栈分配空间。

 

当然动态数组通过new/delete和malloc/free的方式在堆和自由存储区分配内存。

优点：分配空间大，使用灵活

缺点：空间分配率比较低，容易造成内存泄露。

 

 

3小结

每种数据结构都有自己的优缺点，要合理的使用它们达到程序的整体性能最优。