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当我必须插入很少的元素时，哪种方式可以更快地入队和出队，数组比链表好吗？

我需要插入一些元素，并且必须从队列中删除并读取已删除的元素。如果它是数组，我可能必须在每次删除元素时修改索引。插入和删除也可以同时发生。

从下面的案例中哪一个更好？

typedef struct{
    mylist list;
    struct mylistQ *next;
}mylistQ;

数组代码 

 static mylist myListQ[QUEUESIZE+1];
int qLast = 0;

void enqueue_element(mylist qItem)
{
        myListQ[qLast] = qItem;
    qLast++;
}

mylist dequeue_element()
{
 retryq:
   if(qLast >0) {
    mylist qReturn = myListQ[0];  
    int i;
    for (i = 0; i < qLast - 1; i++){
        myListQ[i] = myListQ[i + 1];
    }
    qLast--; 
    return qReturn;
     }
   else {
    goto retryq;
    }
}

链表 

 int qLast = 0;

mylistQ *headElement = NULL;   
mylistQ *tailElement = NULL;     

void enqueue_element(mylist *List)
{
    mylistQ *newnode;      
    newnode=(mylistQ*)av_malloc(sizeof(mylistQ));
    newnode->next=NULL;
    newnode->list=*List;
    qLast++;
    if(headElement==NULL && tailElement==NULL)
    {
        headElement=newnode;
        tailElement=newnode;
    }
    else
    {
        tailElement->next=newnode;
        tailElement=newnode;
    }
 }

mylist dequeue_element()
{
    mylistQ *delnode;      /* Node to be deleted */
    mylist Dellist;
    if(headElement==NULL && tailElement==NULL){
        LOg( "Queue is empty to delete any element");
        }
    else
    {
       Log("In dequeue_picture queue is not empty");
        delnode=headElement;
        headElement=headElement->next;
    if (!headElement){
        tailElement=NULL;
    }
        Dellist = delnode->list;
        av_free(delnode);
    qLast--;
    }
        return Dellist;
}
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3 回答 3

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这取决于您将执行多少操作以及阵列版本的具体实现方式。

如果您执行的操作相对较少，即总共少于 1000 个左右的入队/出队，那么数组会更快，因为它在内存中是连续的。保持一个指向前面的指针和一个指向后面的指针，总是在后面添加和在前面出队。

另一方面，即使列表不超过 30 个左右的元素，如果这必须持续很长时间，您将不会遇到任何数组大小调整问题，这是数组的潜在问题。

链表保证了出色的性能，您必须注意调整大小的数组。

编辑：正如@Hans Passant 所提到的，数组速度很快，因为它们具有 CPU 缓存局部性。只要您的阵列很小，您的硬件就会优化性能，以便与存储阵列相关的内存将保留在您的 L2 中。可能在寄存器中的索引。这真的很快。从您不需要很多元素的事实来看，在这种情况下，数组将是理想的。是的，当你移动元素时你必须修改索引，但这实际上是一个非常快的操作，因为如果你用优化构建代码，索引将存储在注册器中。

这是一个问题，你提到你可能必须同时做入队和出队，你的意思是它是并行的，即多个线程访问内存？如果是这种情况，阵列仍然会更快，但您会看到性能下降 800 倍。为什么？因为处理器不再能够缓冲与芯片上的队列相关的内存，但它必须存储在主内存中。此外，您还冒着在线程之间创建竞争条件的风险。想象一下，如果一个线程试图出队，而另一个线程试图入队并且列表中只有一个元素，那么您可能会遇到灾难。无论哪种方式，如果此应用程序非常受性能驱动，请务必使用 NDEBUG 和 -O3 标志进行编译（假设为 gcc）。

第二次编辑：查看代码，并在下面查看其他答案，我建议使您的数组代码更高效并将其转换为圆形数组，因为听起来您对元素数量有上限。作为旁注，您当前的数组实现效率极低，每次删除时，您都向前复制队列的其余部分，这没有任何意义，只需增加一个指向“第一个”索引的 int 指针。

伪代码：

int ciruclarArray[SIZE];
int front = 0;
int back = 0;

void enqueue(int elem)
{
    circularArray[back] = elem;
    if(back < (circularArray.length - 1))
        back++;
    else
        back = 0;
    return elem;
}

int dequeue()
{
    int toReturn = circularArray[front];
    //do same check for incrementing as enqueue
    return toReturn;
}

只是不要忘记对正常的东西进行错误检查。

于 2011-02-24T22:38:45.750 回答
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如果要存储在队列中的元素总数有上限，请使用循环数组。这消除了在不断向其末尾添加元素时调整数组大小的需要。

于 2011-02-24T23:51:30.090 回答
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即使你有很多元素，数组实现也可能是最快的。为了获得灵感，我查看了 GCC 的 C++ dequeue。它将队列存储为数组数组。我不确定迭代器是否像循环缓冲区一样环绕。如果您以后需要它，数组实现还具有快速随机访问。

于 2011-02-24T23:55:37.333 回答