Question

我编写了一个计算n个整数之和（随机生成）的程序，以便以一种我可以比较时间的方式测量计算ArrayList和LinkedList中所有值之和的时间（以纳秒为单位）。问题是，当我输入10 ^ 6（1,000,000）的大小进行计算时，它没有显示LinkedList计算所花费的时间，仅用于ArrayList。我有超过20分钟等待它显示，但仍然没有输出。但是，当我使用较小的数字大小如10 ^ 3或10 ^ 4时，它工作得很好。所以，我想知道在链接列表的大小方面是否存在限制。如果是这样，使用LinkedList的什么实现可以允许我计算大小为10 ^ 6的值的总和？

Answer 1

让我猜猜你的代码是什么样的。

  public class Test {

      public static void main(String[] args) {
          int LENGTH = 1000000;
          List<Integer> list = new ArrayList<>();
          for (int i = 0; i < LENGTH; i++) {
              list.add((int) (100 * Math.random()));
          }

          // start timing
          int sum = 0;
          for (int i = 0; i < LENGTH; i++) {
             sum += list.get(i);
          }
          // stop timing and report
      }
  }

那会很快。正在计时的部分可能不到十分之一秒。（如果JVM已经正常“预热”，它会更快。）

但是，如果您只是将new ArrayList<>()更改为new LinkedList<>() ...定时部分可能会减慢约100万。（我可以高度自信地预测这一点，我会是正确的......）

但为什么？

这是因为get(int)方法调用！

对于ArrayList，调用get(i)所需的时间是一个很小的常量。可能是10到20个硬件时钟周期，在典型系统上，每秒钟有数十亿个时钟周期。几纳秒。
对于LinkedList get(i)来电，需要从列表的开头开始并跳过i个链接。一次一个。所花费的时间显然与i的值成比例。

在您的测试用例中，i的范围可达100万。因此，在LinkedList版本中，您可以执行100万次循环迭代，其中每次迭代（平均）执行50万步。（实际上，它可能是25万，因为LinkedList是双重链接的，并且根据@makoto，get(i)操作将从列表的开头或结尾遍历，以较近的{{1}为准}}。）

在技术方面，i版测试程序的Big-O时间复杂度为ArrayList，O(N)版本为LinkedList（即N平方。 ..）其中O(N^2)是列表的长度。

有趣的是......如果你重写了这样的求和，性能问题会在N案例中消失：

LinkedList

...因为现在您正在使用迭代器并调用// start timing int sum = 0; for (Integer v : list) { sum += v; } // stop timing and report而不是next()来获取值。

使用LinkedList计算大数字的加法（Java）

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