Java資料結構之LinkedList、ArrayList的效率分析

總李寫程式碼發表於2017-03-06
Java資料結構

前言：

     在我們平常開發中難免會用到List集合來儲存資料，一般都會選擇ArrayList和LinkedList，以前只是大致知道ArrayList查詢效率高LinkedList插入刪除效率高，今天來實測一下。

先了解一下List     

  List列表類，順序儲存任何物件（順序不變），可重複。

  List是繼承於Collection的介面，不能例項化。例項化可以用:

  • ArrayList(實現動態陣列)，查詢快（隨意訪問或順序訪問），增刪慢。整體清空快，執行緒不同步(非執行緒安全)。陣列長度是可變的百分之五十延長
  • LinkedList（實現連結串列），查詢慢，增刪快。
  • Vector（實現動態陣列），都慢，被ArrayList替代。長度任意延長。執行緒安全（同步的類，函式都是synchronized）
  • Stack（實現堆疊）繼承於Vector，先進後出。

    List基本操作

  • 插入：add()
  • 查詢：get()
  • 刪除：remove(int index)
  • 修改：set()
  • 清空表：clear()
  • 遍歷：用Iterator迭代器遍歷每個元素

ArrayList、LinkedList效能對比

為了很好的對比效率，直接寫個測試程式看下執行結果

模擬5w條資料指定插入第一位，然後查詢全部，迴圈刪除第一位，下面是測試ArrayList函式

private void testArrayList(){
        ArrayList<String> list=new ArrayList<>();
        int maxTestCount=50000;

        //測試新增
        long start =System.currentTimeMillis();

        for(int i =0;i<maxTestCount;i++){
            list.add(0,String.valueOf(i));
        }

        long end =System.currentTimeMillis();

        Log.e(TAG,"ArrayList add cost time :"+(end-start));

        //測試查詢
        start =System.currentTimeMillis();

        for(int i =0;i<maxTestCount;i++){
            list.get(i);
        }

        end =System.currentTimeMillis();

        Log.e(TAG,"ArrayList get cost time :"+(end-start));

        //測試查詢
        start =System.currentTimeMillis();

        for(int i =maxTestCount;i>0;i--){
            list.remove(0);
        }

        end =System.currentTimeMillis();

        Log.e(TAG,"ArrayList remove cost time :"+(end-start));

    }

測試LinkedList函式

private void testLinkedList(){
        LinkedList<String> list=new LinkedList<>();
        int maxTestCount=50000;

        //測試新增
        long start =System.currentTimeMillis();

        for(int i =0;i<maxTestCount;i++){
            list.add(0,String.valueOf(i));
        }

        long end =System.currentTimeMillis();

        Log.e(TAG,"LinkedList add cost time :"+(end-start));

        //測試查詢
        start =System.currentTimeMillis();

        for(int i =0;i<maxTestCount;i++){
            list.get(i);
        }

        end =System.currentTimeMillis();

        Log.e(TAG,"LinkedList get cost time :"+(end-start));


        //測試查詢
        start =System.currentTimeMillis();

        for(int i =maxTestCount;i>0;i--){
            list.remove(0);
        }

        end =System.currentTimeMillis();

        Log.e(TAG,"LinkedList remove cost time :"+(end-start));

    }

先後呼叫兩個函式，看下執行結果

通過上面的執行結果可以大致得出以下結論：

  • ArrayList插入、刪除效率明顯低於LinkedList
  • ArrayList查詢效率遠遠高於LinkedList

通過上面的結構是不是就可以認為插入刪除頻繁選擇LinkedList，追求查詢效率就選擇ArrayList呢，我們先來分析一下效率差別的原因，這個就跟資料結構有關係了，可以參考一些資料結構中連結串列的知識，arraylist 順序表，用陣列的方式實現。想想陣列要查詢那個元素只給出其下標即可，所以才說arraylist隨機訪問多的場景比較合適。但是如果刪除某個元素比如第 i 個元素，則要將 i 之後的元素都向前移一位以保證順序表的正確，增加也是一樣，要移動多個元素。要多次刪除增加的話是很低效的。而LinkedList是雙向連結串列，注意是連結串列。要查詢只能頭結點開始逐步查詢，沒有什麼給出下標即可直接查詢的便利，需要遍歷。但是，如果要增加後刪除一個元素的話，只需要改變其前後元素的指向即可，不需要像arraylist那樣整體移動，所以才說多用於增刪多的場合。

很感謝博友的建議與幫助，由於LinkedList查詢只能從頭結點開始逐步查詢的，可以使用 iterator 的方式，就不用每次都從頭結點開始訪問，因為它會快取當前結點的前後結點。實測查詢效率與ArrayList沒有太大差別

LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
Iterator<String> it = list.iterator();
 while(it.hasNext()){
      String s = it.next();
    }

List其他知識擴充套件

Vector 是向量佇列，和ArrayList一樣，它也是一個動態陣列，由陣列實現。但是ArrayList是非執行緒安全的，而Vector是執行緒安全的。
Stack 是棧，它繼承於Vector。它的特性是：先進後出(FILO, First In Last Out)。

總結：

   通過執行結果和查閱資料基本上驗證了ArrayList和LinkedList效率問題，有助於在以後的開發中根據實際場景選擇合適的技術方案。

 

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