展开的链表比链表如何好？

Question

我在学习《简化数据结构和算法》这本书，但是在学习《比较链接列表和展开的链接列表》时却感到困惑...

开销是多少？ 为什么他只说明100个元素数组的8个字节的开销？

Answer 1

开销是所有不属于您要存储的数据的内容。就像指向下一个和上一个元素的指针一样。

阻止列表是数组列表。每个数组包含许多元素。原则上，您的整个列表可以包含一个块节点，其中包含所有元素的数组。这样的开销就更少了。

LinkedBlock中的头指向ListNode有点令人困惑-它应该指向任何数据（没有上一个和下一个指针）。

Answer 2

在普通链表中，1个节点具有1个元素和2个指针（8个字节），2个指针是开销，因为它不是您的数据。在展开的链表中，1个节点具有100个元素和2个指针（8个字节），因此100个元素需要8个字节的开销。

Answer 3

我认为这本书在struct LinkedBlock的定义中存在严重错误。让我们稍后再回到它，并开始于：

  

什么是开销？

struct ListNode用于存储一个整数，但是除了整数以外，每个节点还具有两个指针。因此，对于每个节点，您需要分配1个整数+ 2个指针。假设4字节整数和4字节指针。因此，每个节点将需要4 + 2x4 = 12个字节。因此，为了存储1项真实数据（又名1整数），您需要分配12个字节。您在指针上浪费了8个字节。这8个“浪费”的字节称为开销。它们仅用于簿记，而不能用于数据。

但是它变得更糟了……分配动态内存时（通常在使用链表时执行此操作）会产生一些额外的开销。分配器可能需要为每个malloc分配一些额外的内存，以存储有关malloc的信息。另一个问题是malloc版的内存可能与某个固定的块大小对齐（例如16或32字节），因此，如果分配20字节，则无法使用剩余的12个字节-它们被浪费了。这就是书中所说的“分配开销”。 “分配开销”取决于系统，但本书假设每个malloc中都有8个额外的开销字节。

因此，现在每个malloc'ed struct ListNode都占：

4个字节为整数

8个字节（用于2个指针）

8个字节用于分配开销

总共20个字节，其中4个字节用于数据，而16个字节用于开销。因此，对于每个需要存储的整数，您将需要20个字节。而且，如果要存储1000个整数，最终会浪费16kb的开销来存储4kb的数据。

现在回到struct LinkedBlock。在书中看起来像这样：

struct LinkedBlock {
    struct LinkedBlock *next;
    struct LinkedNode *head;
    int nodeCount;
};

我很确定书中有一个错误，应该看起来像这样：

struct LinkedBlock {
    struct LinkedBlock *next;
    int *dataArray;
    int nodeCount;
};

使用此方法的方式类似于：

struct LinkedBlock pNode = malloc(sizeof(struct LinkedBlock));
pNode->dataArray = malloc( 100 * sizeof(int) );

第一个malloc要求4 + 4 + 4 + 8 = 20个字节。 （指针，指针，整数，分配开销）

第二个malloc要求4 * 100 + 8 = 408字节。 （100 int，分配开销）

总共有428个字节。

但是，由于malloc的数据可以容纳100个整数（相当于400个字节），因此开销仅为28个字节。换句话说-平均每个整数使用4.28个字节。将其与第一种方法每个整数需要20个字节的方法进行比较。

  

为什么他只声明100个元素数组的8个字节的开销？

那是因为在一次调用中分配了数组，并且假定每个malloc调用都有8字节的分配开销。