多维数组的遍历性能
數(shù)組是Java中的一種容器對(duì)象,它擁有多個(gè)單一類(lèi)型的值。當(dāng)數(shù)組被創(chuàng)建的時(shí)候數(shù)組長(zhǎng)度就已經(jīng)確定了。在創(chuàng)建之后,其長(zhǎng)度是固定的。下面是一個(gè)長(zhǎng)度為10的數(shù)組:
public class ArrayDemo {private int arraySize=10;public int[] arrayOfIntegers = new int[arraySize]; }上面的代碼是一維數(shù)組的例子。換句話說(shuō),數(shù)組長(zhǎng)度只能在一個(gè)方向上增長(zhǎng)。很多時(shí)候我們需要數(shù)組在多個(gè)維度上增長(zhǎng)。這種數(shù)組我們稱(chēng)之為多維數(shù)組。為簡(jiǎn)單起見(jiàn),我們將它稱(chēng)為2維數(shù)組。當(dāng)我們需要一個(gè)矩陣或者X-Y坐標(biāo)系的時(shí)候,二維數(shù)組是非常有用的。下面就是一個(gè)二維數(shù)組的例子:
public class TheProblemOf2DArray {private static final int ARR_SIZE=10;public static void main(String[] args) {int arr[][]=new int[ARR_SIZE][ARR_SIZE];} }想象一下,一個(gè)二維數(shù)組看起來(lái)就像一個(gè)X-Y坐標(biāo)系的矩陣。
然而,可能讓Java開(kāi)發(fā)者們感到驚訝的是,Java實(shí)際上并沒(méi)有二維數(shù)組。
在一個(gè)真正的數(shù)組中,所有的元素在內(nèi)存中都存放在連續(xù)的內(nèi)存塊中,但是在Java的二維數(shù)組并不是這樣。Java中所有一維數(shù)組中的元素占據(jù)了相鄰的內(nèi)存位置,因此是一個(gè)真正的數(shù)組。
在Java中,當(dāng)我們定義:
int singleElement // 表示一個(gè)int變量
int[] singleDArray // 表示一個(gè)int變量數(shù)組(一維)
int[][] twoDArray // 表示一個(gè)int變量數(shù)組的數(shù)組(二維)
這意味著,在上面的例子中,二維數(shù)組是一個(gè)數(shù)組的引用,其每一個(gè)元素都是另一個(gè)int數(shù)組的引用。
這張圖片清楚地解釋了這個(gè)概念。
由于二維數(shù)組分散在存儲(chǔ)器中,所以對(duì)性能有一些影響。為了分析這種差異,我寫(xiě)了一個(gè)簡(jiǎn)單的Java程序,顯示遍歷順序的重要性。
/*** 二維數(shù)組的問(wèn)題* * 我們?cè)诔跏蓟粋€(gè)任意大小的2維數(shù)組。(為簡(jiǎn)化分析我們使用二維方陣)我們將用兩種不同方式迭代同一個(gè)數(shù)組,分析結(jié)果 兩種迭代方式的性能差距很大* * @author mohit* */ public class TheProblemOf2DArray {// 數(shù)組大小:數(shù)組越大,性能差距越明顯private static final int ARR_SIZE = 9999;public static void main(String[] args) {// 新數(shù)組int arr[][] = new int[ARR_SIZE][ARR_SIZE];long currTime = System.currentTimeMillis();colMajor(arr);System.out.println("Total time in colMajor : "+ (System.currentTimeMillis() - currTime) + " ms");// 新數(shù)組,與arr完全相同int arr1[][] = new int[ARR_SIZE][ARR_SIZE];currTime = System.currentTimeMillis();rowMajor(arr1); // this is the only difference in aboveSystem.out.println("Total time in col : "+ (System.currentTimeMillis() - currTime) + " ms");}/*** 下面的代碼按列優(yōu)先遍歷數(shù)組 即在掃描下一列之前先掃描完本列* */private static void colMajor(int arr[][]) {for (int i = 0; i < ARR_SIZE; i++) {for (int j = 0; j < ARR_SIZE; j++) {// See this, we are traversing j first and then iarr[i][j] = i + j;}}}/*** 如果我們轉(zhuǎn)換內(nèi)外循環(huán) 程序就以行優(yōu)先順序遍歷數(shù)組 即在掃描下一行之前先掃描完本行* 這意味著我們?cè)L問(wèn)數(shù)組時(shí)每次都在訪問(wèn)不同的列(因此也在訪問(wèn)不同的頁(yè)) 代碼微小的改變將導(dǎo)致這個(gè)程序花費(fèi)更多的時(shí)間完成遍歷*/private static void rowMajor(int arr[][]) {for (int i = 0; i < ARR_SIZE; i++) {for (int j = 0; j < ARR_SIZE; j++) {/** 看這個(gè),我們先遍歷j,然后遍歷i,但是對(duì)于訪問(wèn)元素來(lái)說(shuō) 它們?cè)诟h(yuǎn)的位置,所以需要花費(fèi)的更多*/arr[j][i] = i + j;}}} }下面是運(yùn)行結(jié)果:
Total time in colMajor : 133 ms Total time in col : 2036 ms可以看出性能差距還是很大的,所以在操作二維數(shù)組的時(shí)候按順序操作。
總結(jié)
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