Question

当我必须插入很少的元素时，哪种方式可以更快地排队和出列，是否数组比链表更好？

我需要插入一些元素，我必须删除并从队列中读取已删除的元素。如果是数组，我可能每次删除元素时都要修改索引。插入和删除也可能同时发生。

从下面的案例中哪个更好？

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;
    }
}

关联列表

 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;
}

Answer 1

这取决于您将执行的操作数量以及阵列版本的实现方式。

如果您执行的操作相对较少，即总共少于1000个排队/出队，则数组会更快，因为它在内存中是连续的。保持指向前部的指针和指向后部的指针，始终在后面添加并在前面出列。

另一方面，即使列表的长度不超过30个，如果必须持续很长一段时间，您将不会有任何数组调整大小问题，这是数组的潜在问题。

链接列表保证了出色的性能，您必须注意调整大小。

编辑：正如@Hans Passant所提到的，数组很快，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L2中。可能在登记册中的指数。这真的很快。从你不需要很多元素的事实来看，在这种情况下，数组是理想的。是的，你必须在移动元素时修改索引，但这实际上是一个非常快速的操作，因为如果你用优化构建代码，索引将存储在注册商中。

这里有一个问题，你提到你可能不得不同时进行入队和出队，你是说它是并行的，即多个线程访问内存？如果是这种情况，阵列仍然会更快，但你会看到性能下降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联的存储器，但它必须存储在主存储器中。此外，您还存在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列而另一个线程试图入队，并且列表中只有一个元素，那么你可能会遇到灾难。无论哪种方式，如果此应用程序是非常性能驱动的，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，并查看下面的其他答案，我建议使您的数组代码更有效并将其转换为循环数组，因为它听起来像是有元素数量的上限。作为旁注，你当前的数组实现是非常低效的，每次你删除你复制前面的队列的其余部分，这是没有意义的，只是增加指向“第一”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。

Answer 2

如果您要在队列中存储的元素总数有上限，请使用circular array。当连续向其末尾添加元素时，这消除了调整数组大小的需要。

Answer 3

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，我看了一下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，阵列实现还具有快速随机访问。

队列性能明智，这是更好的实现 - 数组或链接列表

3 个答案: