1D- oder 2D-Arrays: Welche bieten eine schnellere Leistung?

1D- oder 2D-Array: Was ist schneller?

Einführung

Die Entscheidung, ob ein 1D- oder 2D-Array verwendet werden soll, hängt von den spezifischen Anforderungen und Einschränkungen ab Ihres Programms. Hier ist eine Diskussion über die Geschwindigkeit und andere Faktoren, die bei der Abwägung der beiden Optionen zu berücksichtigen sind:

1. Geschwindigkeit

Bei dichten Matrizen ist die Verwendung eines 1D-Arrays im Allgemeinen schneller. Es bietet eine bessere Speicherlokalität und einen geringeren Overhead für die Zuweisung und Freigabe.

2. Speicherverbrauch

Dynamische 1D-Arrays verbrauchen weniger Speicher als 2D-Arrays. Darüber hinaus erfordern 2D-Arrays häufigere Zuweisungen und Freigaben, was sich auch auf die Speichernutzung auswirken kann.

Bemerkungen

Overhead für die Indexneuberechnung: Während die Indexneuberechnung für 1D-Arrays langsamer erscheinen kann Die Montageanalyse zeigt, dass der Overhead vernachlässigbar ist und wahrscheinlich nicht auftritt Engpass.

Vorteil der Speicherlokalität: 1D-Arrays bieten eine bessere Speicherlokalität, da die zusammenhängende Speicherzuweisung Cache-Fehler reduziert.

Nachteile dynamischer 2D-Arrays

Verwendung Dynamische 2D-Arrays (Zeiger-zu-Zeiger oder Vektor-von-Vektor) können mehrere Nachteile haben, insbesondere für kleine Matrizen:

Speicherlokalität:Das unabhängige Speicherzuordnungsmuster für jede Zeile und Spalte führt zu einer schlechteren Speicherlokalität und mehr Cache-Fehlern.

Übermäßige Zuweisung/ Aufhebung der Zuweisung: Das Erstellen einer dynamischen 2D-Matrix erfordert mehrere Zuweisungen (N 1) und Aufhebungen, was kostspielig sein und die Kosten erhöhen kann Overhead.

Speicheroverhead: Der Overhead, der mit dem Speichern sowohl der Array-Zeiger als auch der zugrunde liegenden Daten verbunden ist, kann erheblich sein, insbesondere bei größeren Matrizen.

Risiko von Speicherlecks: Eine ordnungsgemäße Ausnahmebehandlung ist entscheidend, um Speicherlecks im Fehlerfall zu vermeiden Zuordnungen.

Zusammenfassung

Im Allgemeinen sollten Sie für einfache und kleine Matrizen einen 1D-Ansatz verwenden. Während die Profilerstellung immer empfohlen wird, um die optimale Lösung für Ihren speziellen Fall zu ermitteln, sind 1D-Arrays in der Regel schneller, effizienter im Hinblick auf den Speicherverbrauch und weniger anfällig für Speicherprobleme.

Alternative: Matrix-Klasse

Erwägen Sie die Erstellung einer benutzerdefinierten Matrixklasse, die die zugrunde liegende Datenstruktur abstrahiert und eine optimierte Leistung bietet. Eine solche Klasse kann die Ressourcenverwaltung übernehmen, die Speicherzuweisung/-freigabe verwalten, einen effizienten Elementzugriff bereitstellen und Funktionen wie Größenänderung implementieren.

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