Чи коли-небудь є причина використовувати масив, коли списки доступні? [зачинено]

Схоже, що List<T>в C # можна зробити все, що може зробити масив, і більше, і здається також настільки ж ефективним у пам'яті та продуктивності, як масив.

То чому б мені хотілося використовувати масив?

Я, очевидно, не запитую про випадки, коли API або інше зовнішнє обмеження (тобто Основна функція) вимагає від мене використовувати масив ... Я лише запитую про створення нових структур даних у власному коді.

З тієї ж причини, коли я не їжджу на вантажівці, коли їду на роботу. Я не використовую те, що не буду використовувати функції.

Перш за все масив - це примітивна конструкція, тому масив швидше і ефективніше, ніж List <> напевно, тому ваш аргумент не відповідає дійсності. Масив також доступний скрізь і відомий розробникам, що використовують різні мови та платформи.

Найголовніша причина, що я використовую масив замість списку <>, полягає в тому, що я маю на увазі, що дані мають фіксовану довжину . Якщо я не додаю або видаляю будь-які елементи із цього збору даних, я хочу переконатися, що тип відображає це.

Інша справа, скажімо, ви впроваджуєте нову структуру даних, і ви прочитали деякі документи про неї. Тепер, впроваджуючи конкретні алгоритми, ви не завжди можете розраховувати на чужу реалізацію типу, що має загальне призначення. Він змінюється від .NET на Mono і навіть між різними версіями фреймворку.

І іноді простіше перенести фрагмент коду, який використовує масив замість типу, що залежить від фрейму.

Звичайно, вам потрібні масиви для управління вашою колекцією змінних конструкцій, і що б ми без них зробили.

struct EvilMutableStruct { public double X; } // don't do this

EvilMutableStruct[] myArray = new EvilMutableStruct[1];
myArray[0] = new EvilMutableStruct()
myArray[0].X = 1; // works, this modifies the original struct

List<EvilMutableStruct> myList = new List<EvilMutableStruct>();
myList.Add(new EvilMutableStruct());
myList[0].X = 1; // does not work, the List will return a *copy* of the struct

(зауважте, що можуть бути випадки, коли масив змінної структури бажаний, але зазвичай така різнича поведінка змінних структур у масивах порівняно з іншими колекціями є джерелом помилок, яких слід уникати)

Більш серйозно, вам потрібен масив, якщо ви хочете передати елемент за посиланням . тобто

Interlocked.Increment(ref myArray[i]);  // works
Interlocked.Increment(ref myList[i]);   // does not work, you can't pass a property by reference

Це може бути корисно для безпечного коду, що захищений від потоку.

Вам потрібен масив, якщо ви швидко та ефективно хочете ініціалізувати свою колекцію фіксованого розміру зі значенням за замовчуванням .

double[] myArray = new double[1000]; // contains 1000 '0' values
                                     // without further initialisation

List<double> myList = new List<double>(1000) // internally contains 1000 '0' values, 
                                             // since List uses an array as backing storage, 
                                             // but you cannot access those
for (int i =0; i<1000; i++) myList.Add(0);   // slow and inelegant

(зауважте, що можна було б реалізувати конструктор для List, який робить те саме, це просто те, що c # не пропонує цю функцію)

вам потрібен масив, якщо ви хочете ефективно копіювати частини колекції

Array.Copy(array1, index1, array2, index2, length) // can't get any faster than this

double[,] array2d = new double[10,100];
double[] arraySerialized = new double[10*100];
Array.Copy(array2d, 0, arraySerialized, 0, arraySerialized.Length);
// even works for different dimensions

(знову ж, це може бути реалізовано і для List, але ця функція не існує в c #)

То чому б мені хотілося використовувати масив?

Рідко у вас буде сценарій, коли ви знаєте, що вам потрібна фіксована кількість елементів. З точки зору дизайну цього слід уникати. Якщо вам потрібні 3 речі, характер бізнесу означає, що вам дуже часто знадобляться 4 у наступному випуску.

Тим не менш, коли цей рідкісний сценарій насправді трапляється, використання масиву для закріплення інваріанта фіксованого розміру є корисним. Він надає сигнал іншим програмістам, що це фіксований розмір, і допомагає запобігти неправильному використанню, коли хтось додає або видаляє елемент - порушує очікування в іншому місці коду.

На ваше запитання фактично вже відповіли раніше .

і здається також настільки ж ефективним у пам’яті та продуктивності, як масив.

Це не так. З питання, яке я пов'язав:

List/foreach:  3054ms (589725196)
Array/foreach: 1860ms (589725196)

Масиви вдвічі швидші у певних важливих випадках. Я впевнений, що використання пам'яті також відрізняється нетривіально.

Оскільки головна передумова вашого питання таким чином переможена, я припускаю, що це відповідає на ваше запитання. На додаток до цього, іноді масиви на вас примушують API Win32, або шейдер вашого графічного процесора чи інша бібліотека, яка не є DotNet.

Навіть у DotNet деякі методи споживають та / або повертають масиви (наприклад, String.Split). А це значить , або ви повинні тепер з'їсти вартість виклику ToListі ToArrayвесь час, або ви повинні відповідати і використовувати масив, можливо , продовжуючи цикл, поширюючи це бідні нижчестоящих користувачів вашого коду.

Більше запитань та відповідей щодо переповнення стека на цю тему:

• Масив проти List<T>: Коли використовувати який?
• Чому ми використовуємо масиви замість інших структур даних?
• Для чого краще використовувати масив або List<>?

Окрім причин, перелічених у інших відповідях, літерал масиву вимагає менше символів для оголошення:

var array = new [] { "A", "B", "C" };
var list = new List<string>() { "A", "B", "C" };

Використання масиву замість того, що Listробить код трохи коротшим і просто трохи читабельнішим у випадках, коли (1) вам потрібно передати будь-який IEnumerable<T>буквальний текст, або (2), коли інша функціональність Listне має значення і вам потрібно скористатися деяким подібним до списку буквальний.

Я робив це час від часу в одиничних тестах.

Це суто з точки зору ОО.

Хоча я не можу придумати причину пропускати просто масив навколо, я, безумовно, бачу ситуації, коли внутрішнє представлення масиву для класу, мабуть, найкращий вибір.

Хоча є й інші параметри, що дають подібні характеристики, жоден не здається настільки інтуїтивним, як масив для проблем із переробкою перестановок, вкладених для циклів, матричного представлення, растрових зображень та алгоритмів переплетення даних.

Існує значна кількість наукових галузей, які багато в чому покладаються на математику. (наприклад, обробка зображень, виправлення помилок даних, обробка цифрових сигналів, розробка прикладних задач з математики). Більшість алгоритмів у цих полях написані в термінах використання багатовимірних масивів / матриць. Тому було б більш природно реалізовувати алгоритми так, як вони визначені, а не робити їх більш "програмними" дружніми за рахунок втрати прямих зв'язків з документами, на яких алгоритми ґрунтуються.

Як я вже говорив, у цих випадках ви, ймовірно, можете піти з використанням списків, але це додає ще один складний рівень поверх того, що вже є складними алгоритмами.

Це насправді стосується й інших мов, які мають списки (наприклад, Java або Visual Basic). Бувають випадки, коли вам потрібно використовувати масив, оскільки метод повертає масив замість списку.

В реальній програмі я не думаю, що масив буде використовуватися дуже часто, але іноді ви знаєте, що дані будуть фіксованого розміру і вам подобається невеликий приріст продуктивності, який ви отримуєте за допомогою масиву. Мікрооптимізація була б вагомою причиною, як метод повернення списку, чи потреба у багатовимірній структурі даних.

Ну, я знайшов застосування для масивів у грі, про яку я писав. Я використовував її для створення системи інвентаризації з фіксованою кількістю слотів. Це мало ряд переваг:

1. Я точно знав, скільки відкритих слотів для інвентаря мав об’єкт гри, переглянувши та побачивши, які слоти є недійсними.
2. Я точно знав, в якому індексі кожен елемент.
3. Це все ще був "набраний" масив (Item [] Inventory), тому я міг додати / видалити об'єкти типу "Item".

Я подумав, що якщо мені колись знадобиться «збільшити» розмір інвентарю, я можу це зробити, перенісши старі елементи в новий масив, але оскільки інвентар був зафіксований простором екрану, і мені не потрібно було динамічно збільшувати його / менший, він добре працював для тієї мети, якою я його використовував.

Якщо ви перетинаєте всі елементи списку, то ні, масив не потрібен, "наступний" або довільний "вибір без заміни" буде чудовим.

Але якщо ваш алгоритм потребує випадкового доступу до елементів колекції, то, так, масив необхідний.

Це дещо аналогічно "чи треба?". У розумній сучасній мові вона зовсім не потрібна. Але якщо ви зняти абстракції, в якийсь момент це все, що є фактично доступним для вас, тобто єдиний спосіб здійснити ці абстракції - це функція "непотріб". (Звичайно, аналогія не є досконалою, я не думаю, що хтось каже, що масиви є поганою практикою програмування; їх легко зрозуміти і подумати).

Спадкова сумісність.

Усі форми особистого досвіду:

Спадкові програмісти - мій колега використовує масиви скрізь, робив це за 30+ років, удача передумав ваші нові потворні ідеї.

Спадковий код - foo (рядок масиву []), що ви можете використовувати функцію toarray зі списком / вектором / колекцією, але якщо ви не використовуєте жодних додаткових функцій, простіше використовувати масив для початку, часто більш читабельний без перемикання типу.

Legacy boss - мій начальник був хорошим програмістом до того, як вона перейшла в управління багато років тому і досі вважає, що вона в курсі, «використовували масиви» може закінчити зустріч, пояснивши, що колекція може коштувати обіду для всіх.

1) Немає багатовимірної версії Список. Якщо ваші дані мають більше одного виміру, використовувати списки буде неефективно.

2) Якщо ви маєте справу з великою кількістю малих типів даних (скажімо, карта, де у вас є один байт для типу місцевості), можливі значні відмінності в продуктивності через кешування. Версія масиву завантажує кілька елементів на прочитану пам'ять, версія списку завантажує лише один. Крім того, версія масиву містить кілька разів більше комірок у кеші, ніж версія списку - якщо ви неодноразово обробляєте дані, це може призвести до великої різниці, якщо версія масиву вписується в кеш, але версія списку - ні.

Для крайнього випадку розглянемо Minecraft. (Так, це не написано на C #. Ця ж причина застосовується.)

100-елементний масив деякого типу T інкапсулює 100 незалежних змінних типу T. Якщо T трапляється типом значення, яке має змінене публічне поле типу Q та одне типу R, то кожен елемент масиву буде інкапсулювати незалежні змінні типів Q і R. Масив в цілому таким чином буде інкапсулювати 100 незалежних змінних типу Q і 100 незалежних змінних типу R; будь-яка з цих змінних може бути доступна індивідуально, не впливаючи на будь-яку іншу. Жоден тип колекції, крім масивів, не може дозволяти полям структур використовуватись як незалежні змінні.

Якщо замість T трапився тип класу із відкритими змінними полями типу Q і R, кожен елемент масиву містить єдине посилання в будь-якій точці Всесвіту на екземпляр використання масиву або колекції змінних типів класу створює можливість що змінні, ідентифіковані елементами масиву, можуть не бути незалежними .T , і якщо жоден з елементів масиву ніколи не буде бути модифікованим для ідентифікації об'єкта, на який існує будь-яка зовнішня посилання, тоді масив ефективно інкапсулює 100 незалежних змінних типу Q та 100 незалежних змінних типу R. Інші типи колекції можуть імітувати поведінку такого масиву, але якщо єдина мета масиву полягає в інкапсуляції 100 змінних типу Q і 100 типу R, інкапсуляція кожної пари змінних у власний об'єкт класу - це дорогий спосіб зробити це. Далі,

Якщо тип повинен поводитись як якийсь об’єкт, то це повинен бути або тип класу, або структура приватного поля, яка не забезпечує інших способів мутації, крім заміни. Якщо, однак, тип повинен поводитись як купа пов'язаних, але незалежних змінних, скріплених з клейкою стрічкою, тоді слід використовувати тип, який є купою змінних, склеєних разом із клейкою стрічкою - структурою відкритого поля . Масиви таких типів дуже ефективні для роботи та мають дуже чисту семантику. Використання будь-якого іншого типу призведе до заплутаної семантики, низької продуктивності або обох.

Одне важливе значення - розподіл пам'яті. Наприклад, проходження пов’язаного списку може призвести до безлічі пропусків кешу та повільної продуктивності, тоді як масив являє собою суцільний шматок пам'яті, що містить декілька екземплярів певного типу даних, а проходження його через це, швидше за все, потрапить у процесор. кеш.

Звичайно, масив посилань на об’єкти може не отримати користі від звернень до кешу, оскільки перенаправлення все ще може перенести вас в будь-яку точку пам'яті.

Потім є реалізації списку, такі як ArrayList, які реалізують список за допомогою масиву. Вони є корисними примітивами.

Ось декілька вказівок, якими ви можете скористатися, коли вибрати Arrayта коли вибрати List.

• Використовувати Arrayпри поверненні з методу.
• Використовуйте Listяк змінну, коли ви будуєте повернене значення (всередині методу). Потім використовувати .ToArray()при поверненні з методу.

Як правило, використовуйте те, Arrayколи споживач не має наміру додавати товари до колекції. Використовуйте, Listколи споживач має намір додавати предмети до колекції.

Arrayпризначений для роботи зі "статичними" колекціями, тоді Listяк призначений для роботи з "динамічними" колекціями.