Performance 链表与动态数组用于实现堆栈

我在学校的最后一年开始之前已经开始检查数据结构和算法，以确保我掌握了一切。一个复习题是“使用链表或动态数组实现一个堆栈，并解释为什么您做出了最佳选择”

对我来说，使用带有尾部指针的列表来实现堆栈似乎更直观，因为它可能需要经常调整大小。对于大量数据，列表似乎是更好的选择，因为动态数组重新调整大小是一项昂贵的操作。此外，使用列表，您不需要分配比实际需要更多的空间，因此更节省空间

但是，动态数组肯定可以更快地添加数据（需要调整大小时除外）。但是，我不确定使用数组是否总体上更快，或者仅当它不需要调整大小时

这本书的解决方案说“对于存储非常大的对象，列表是一个更好的实现”，但我不明白为什么

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哪条路最好？应该使用哪些因素来确定哪种实现是“最佳的”？还有，我的逻辑是什么？

嗯，对于小对象与大对象的问题，考虑如果在堆栈上有小对象，那么要为链表使用多少额外的空间。然后考虑在堆栈上有一组<强>大/强>对象时需要多少额外空间。

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接下来，考虑同样的问题，但是基于动态数组的实现。

这里有很多的折衷，我不认为这个问题有一个“正确”的答案。 如果您使用带有尾部指针的链表实现堆栈，那么最坏情况下的push、pop或peek运行时是O（1）。但是，每个元素都会有一些额外的开销（即指针），这意味着结构总是有O（n）开销。此外，根据内存分配器的速度，为堆栈分配新节点的成本可能是显而易见的。此外，如果要连续弹出堆栈中的所有元素，可能会因位置不佳而影响性能，因为无法保证链表单元格将连续存储在内存中

如果使用动态数组实现堆栈，则推送或弹出的摊销运行时为O（1），最坏情况下的窥视成本为O（1）。这意味着，如果您关心堆栈中任何单个操作的成本，这可能不是最好的方法。也就是说，分配很少，因此添加或删除n个元素的总成本可能比基于链表的方法中相应的成本要快。此外，这种方法的内存开销通常比链表的内存开销好。如果您的动态数组只存储指向元素的指针，那么在最坏的情况下，当填充了一半的元素时，就会出现内存开销，在这种情况下，会有n个额外的指针（与使用链表时的情况相同），在最佳情况下，当动态数组已满时，没有空单元，额外开销为O（1）。另一方面，如果动态数组直接包含元素，那么在最坏的情况下，内存开销可能会更大。最后，由于元素是连续存储的，因此如果要从堆栈中连续推送或弹出元素，则有更好的局部性，因为所有元素在内存中都是紧挨着的

简言之：

• 链表方法对每个操作都有最坏情况O（1）保证；动态数组已摊销O（1）个担保
• 链表的局部性不如动态数组的局部性好
• 假设两个存储指针都指向其元素，则动态数组的总开销可能小于链表的总开销
• 如果直接存储元素，则动态数组的总开销可能大于链表的总开销

这两种结构显然都不比另一种“更好”。这实际上取决于您的用例。找出哪一个更快的最好方法是同时计时，看看哪一个表现更好

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希望这有帮助

重要的是在运行任务的过程中调用malloc（）的次数。要获得一块内存，可能需要数百到数千条指令。（free（）或GC中的时间应该与此成比例。）此外，保持透视感。这可能占总时间的99%，或仅占1%，具体取决于其他情况。

我想你自己回答了这个问题。对于包含大量项的堆栈，仅在堆栈顶部添加一个额外项时，动态数组将产生过多的开销（复制开销）。对于列表，它只是一个简单的指针切换。

如果设计好实现，调整动态数组的大小将不会是一项昂贵的任务

例如，若要增加阵列，如果阵列已满，请创建一个两倍大小的新阵列，然后复制项

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添加N个项目的摊销成本为~3N。

BTW--列表实现不需要尾部指针：而是在头部插入和删除。因此，对于动态数组，必须留出额外空间以避免经常调整大小，当使用大型对象时，这意味着需要留出大量额外空间。另一方面，对于列表，您不必留下任何额外的空间，这使得如果对象非常大，列表是一个更好的选择。这似乎是对的？如果你使用链表，你需要一些额外的空间，因为每个链接都会占用空间。说到局部性，我认为这是支持动态数组的最佳论据。

动态数组的总开销可能大于