为什么Java ArrayLists不会自动缩小

Question

很久以前，我观看了普林斯顿课程MOOC的视频讲座：算法简介，可以找到here。它解释了在添加或删除元素时调整ArrayList类似结构的成本。事实证明，如果我们想要为我们的数据结构调整大小，我们将从O(n)转到amortized O(n)进行add和remove操作。

我使用Java ArrayList已经有好几年了。我一直都很确定它们会自动增长和缩小。就在最近，令我惊讶的是，我在this post被证明是错的。 ArrayList不会缩小（当然，它们会增长）。

以下是我的问题：

1. 在我看来，ArrayList中的缩小不会造成任何伤害，因为效果已经amortized O(n)。为什么Java创建者没有将此功能包含在设计中？

2. 我知道HashMap等其他数据结构也不会自动收缩。 Java中是否有任何其他数据结构构建在支持自动收缩的数组之上？

3. 其他语言的趋势是什么？如果列表，词典，地图，Python / C＃中的集合等自动收缩看起来如何。如果它们与Java所做的相反，那么我的问题是：为什么？

Answer 1

评论已经涵盖了你所要求的大部分内容。这里有一些关于你的问题的想法：

1. 在Java中创建类似ArrayList的结构时，开发人员会对运行时/性能做出某些决定。他们显然决定将“正常”操作中的收缩排除在外，以避免需要额外的运行时间。

2. 问题是您希望自动缩小的原因。 ArrayList增长不多（因素约为1.5;准确度为newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)）。也许你也插入中间而不只是追加到最后。然后LinkedList（不基于数组 - ＆gt;不需要收缩）可能会更好。这真的取决于你的用例。如果你认为你真的需要ArrayList所做的一切，但是在删除元素时它必须缩小（我怀疑你真的需要这个），只需扩展ArrayList并覆盖这些方法。不过要小心！如果您在每次移除时缩小，则返回O(n)。

3. C＃List和C ++ vector在删除元素时缩小列表的行为相同。但自动增长的因素各不相同。甚至一些Java实现也使用不同的因素。

Answer 2

自动收缩的另一个问题是，您可能会陷入真正可怕的“病理”情况，其中每次插入和删除列表都会导致后备阵列的增加或收缩。

例如，如果后备阵列的初始容量为10，使得该阵列在插入第11个元素时会增加（容量将增加到15），那么自然的实现是一旦列表大小就缩小后备阵列跌至11以下。如果您的列表长度在10到11之间变化，那么您将不断更改支持数组。不仅会增加运行时的开销，而且如果每个操作导致10个或15个对象成为垃圾，您可能会开始对垃圾收集器施加很大压力。