java - LinkedList 与 ArrayList 在维护有序列表方面的性能

Question

我想维护一个有序的 List<Integer>大小 <= 10^6。每次添加新元素时，我都会调用 Collections.sort()方法对列表中的新元素进行排序。据我所知ArrayList比 LinkedList 表现更好.但是因为我会调用sort()方法很常见，我开始理解linkedList在对列表进行排序时会表现得更好，并且是比 ArrayList 更好的选择，因为没有像 ArrayList 那样的元素移动(使用 array 作为基础数据结构)。任何更有效的建议。

Answer 1

您可以在排序列表上使用 Collections#binarySearch 来找到正确的插入点。 ArrayList 可能会比 LinkedList 表现更好，尤其是对于较大的尺寸，但这很容易测试。

我对各种方法进行了微基准测试:在每次插入后使用排序或使用 binarySearch 将其插入到正确的位置，这两种方法均使用 ArrayList (AL) 和 LinkedList (LL)。我还添加了 Commons TreeList 和 guava 的 TreeMultiset。

结论

• 测试中最好的算法是使用 TreeMultiset，但严格来说它不是列表 - 次佳选择是使用 ArrayList + binarySearch
• ArrayList 在所有情况下都比 LinkedList 表现更好，后者需要几分钟才能完成 100,000 个元素(ArrayList 花费不到一秒)。

最佳执行者代码，供引用:

@Benchmark public ArrayList<Integer> binarySearchAL() {
  ArrayList<Integer> list = new ArrayList<> ();

  Random r = new Random();
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    int num = r.nextInt();
    int index = Collections.binarySearch(list, num);
    if (index >= 0) list.add(index, num);
    else list.add(-index - 1, num);
    current = list.get(0); //O(1), to make sure the sort is not optimised away
  }
  return list;
}

bitbucket 上的完整代码.

完整结果

“Benchmark”列包含被测方法的名称(baseLine 只是填充一个列表而不对其进行排序，其他方法有明确的名称:AL=ArrayList、LL=LinkedList、TL=Commons TreeList、treeMultiSet=guava) , (n) 是列表的大小，Score 是花费的时间，以毫秒为单位。

Benchmark                            (n)  Mode  Samples     Score     Error  Units
c.a.p.SO28164665.baseLine            100  avgt       10     0.002 ±   0.000  ms/op
c.a.p.SO28164665.baseLine           1000  avgt       10     0.017 ±   0.001  ms/op
c.a.p.SO28164665.baseLine           5000  avgt       10     0.086 ±   0.002  ms/op
c.a.p.SO28164665.baseLine          10000  avgt       10     0.175 ±   0.007  ms/op
c.a.p.SO28164665.binarySearchAL      100  avgt       10     0.014 ±   0.001  ms/op
c.a.p.SO28164665.binarySearchAL     1000  avgt       10     0.226 ±   0.006  ms/op
c.a.p.SO28164665.binarySearchAL     5000  avgt       10     2.413 ±   0.125  ms/op
c.a.p.SO28164665.binarySearchAL    10000  avgt       10     8.478 ±   0.523  ms/op
c.a.p.SO28164665.binarySearchLL      100  avgt       10     0.031 ±   0.000  ms/op
c.a.p.SO28164665.binarySearchLL     1000  avgt       10     3.876 ±   0.100  ms/op
c.a.p.SO28164665.binarySearchLL     5000  avgt       10   263.717 ±   6.852  ms/op
c.a.p.SO28164665.binarySearchLL    10000  avgt       10   843.436 ±  33.265  ms/op
c.a.p.SO28164665.sortAL              100  avgt       10     0.051 ±   0.002  ms/op
c.a.p.SO28164665.sortAL             1000  avgt       10     3.381 ±   0.189  ms/op
c.a.p.SO28164665.sortAL             5000  avgt       10   118.882 ±  22.030  ms/op
c.a.p.SO28164665.sortAL            10000  avgt       10   511.668 ± 171.453  ms/op
c.a.p.SO28164665.sortLL              100  avgt       10     0.082 ±   0.002  ms/op
c.a.p.SO28164665.sortLL             1000  avgt       10    13.045 ±   0.460  ms/op
c.a.p.SO28164665.sortLL             5000  avgt       10   642.593 ± 188.044  ms/op
c.a.p.SO28164665.sortLL            10000  avgt       10  1182.698 ± 159.468  ms/op
c.a.p.SO28164665.binarySearchTL      100  avgt       10    0.056 ±  0.002  ms/op
c.a.p.SO28164665.binarySearchTL     1000  avgt       10    1.083 ±  0.052  ms/op
c.a.p.SO28164665.binarySearchTL     5000  avgt       10    8.246 ±  0.329  ms/op
c.a.p.SO28164665.binarySearchTL    10000  avgt       10  735.192 ± 56.071  ms/op
c.a.p.SO28164665.treeMultiSet        100  avgt       10    0.021 ±  0.001  ms/op
c.a.p.SO28164665.treeMultiSet       1000  avgt       10    0.288 ±  0.008  ms/op
c.a.p.SO28164665.treeMultiSet       5000  avgt       10    1.809 ±  0.061  ms/op
c.a.p.SO28164665.treeMultiSet      10000  avgt       10    4.283 ±  0.214  ms/op

对于 10 万个项目:

c.a.p.SO28164665.binarySearchAL    100000  avgt        6  890.585 ± 68.730  ms/op
c.a.p.SO28164665.treeMultiSet      100000  avgt        6  105.273 ±  9.309  ms/op