Dotnet演算法與資料結構:Hashset, List對比

Flamesky發表於2024-07-09

  雜湊集A 是儲存唯一元素的集合。它透過在內部使用雜湊表來實現這一點,該雜湊表為基本操作(如新增、刪除和包含)提供恆定時間平均複雜度 (O(1))。此外,不允許重複元素,使其成為唯一性至關重要的場景的理想選擇。另一方面,表示按順序儲存元素的動態陣列。它允許重複元素並提供對元素的索引訪問,使其適用於需要具有重複項的有序集合的方案。但是,在 a 中新增、刪除和包含等操作的時間複雜度為 O(n),其中 n 是列表中的元素數。效能注意事項會員資格檢查和 之間的主要區別之一在於它們在成員資格檢查方面的效能。

HashSet

A 是儲存唯一元素的集合。它透過在內部使用雜湊表來實現這一點,該雜湊表為基本操作(如新增、刪除和包含)提供恆定時間平均複雜度 (O(1))。此外,不允許重複元素,使其成為唯一性至關重要的場景的理想選擇。

List

另一方面,表示按順序儲存元素的動態陣列。它允許重複元素並提供對元素的索引訪問,使其適用於需要具有重複項的有序集合的方案。但是,在 a 中新增、刪除和包含等操作的時間複雜度為 O(n),其中 n 是列表中的元素數。

效能注意事項

會員資格檢查

和 之間的主要區別之一在於它們在成員資格檢查方面的效能。HashSetList

  • HashSet:a 中的成員資格檢查在恆定時間複雜度 (O(1)) 下非常有效。這使其成為需要頻繁進行存在性檢查時的首選。

HashSet<int> hashSet = new HashSet<int>(); hashSet.Add(1); bool contains = hashSet.Contains(1); // O(1) operation
  • List

    :相反,a 需要線性搜尋運算 (O(n)) 來檢查元素是否存在。這意味著,隨著列表大小的增加,成員資格檢查所需的時間也會成比例地增加。
List<int> list = new List<int>(); list.Add(1); bool contains = list.Contains(1); // O(n) operation

插入和刪除

雖然兩者都支援新增和刪除元素,但它們的效能特徵有很大不同。

  • HashSet:在時間複雜度恆定的情況下,插入和刪除通常很快 (O(1))。但是,在極少數情況下,當雜湊衝突頻繁發生時,效能可能會下降到 O(n)。

HashSet<int> hashSet = new HashSet<int>(); hashSet.Add(1); hashSet.Remove(1); // O(1) operation
  • List

    :在 中,列表末尾的插入和刪除速度很快,時間複雜度恆定 (O(1))。但是,列表中間或開頭的操作需要移動元素,從而導致線性時間複雜度 (O(n))。
List<int> list = new List<int>(); list.Add(1); list.Remove(1); // O(n) operation

記憶體開銷

另一個需要考慮的方面是記憶體開銷,尤其是在處理大量元素時。

  • HashSet:在內部,a 使用雜湊表來儲存元素,這會產生雜湊桶和雜湊程式碼的額外記憶體開銷。但是,與儲存的元素相比,此開銷通常可以忽略不計。

  • List

    :A 消耗的記憶體與儲存的元素數成正比。由於它維護一個連續的記憶體塊,因此當列表達到容量時調整列表的大小可能會導致記憶體重新分配和元素複製,從而導致額外的開銷。

選擇正確的資料結構

和 之間的選擇取決於應用的具體要求:

  • 在以下情況下使用:HashSet

  • 元素的獨特性至關重要。

  • 需要快速會員資格檢查。

  • 需要有效地插入和刪除元素。

  • 在以下情況下使用:List<T>

  • 有重複的有序收集是可以接受的。

  • 對元素的索引訪問是必要的。

  • 元素的順序遍歷很常見。

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