벡터 배열이 두 배로 늘어나는 이유는 무엇입니까?

Question

Vector(Java 사용자의 경우 ArrayList)의 고전적인 구현이 확장할 때마다 내부 배열 크기를 3배 또는 4배로 늘리는 대신 두 배로 늘리는 이유는 무엇입니까?

Answer 1

벡터에 삽입하는 평균 시간을 계산할 때는 비 성장 삽입물과 증가하는 인서트를 허용해야합니다.

삽입 할 총 작업 수를 호출하십시오 N 항목 영형_총, 및 평균 영형_평균.

삽입 한 경우 N 아이템, 그리고 당신은 한 가지 요인 만 자랍니다 ㅏ 필요에 따라 거기에 있습니다 영형_총 = n + σa^나 0 <i <1 + ln_ㅏN 운영. 최악의 경우 사용합니다 1/a 할당 된 스토리지의.

직관적으로, a = 2 당신이 가진 최악의 의미 영형_총 = 2n, 그래서 영형_평균 O (1), 최악의 경우 할당 된 스토리지의 50%를 사용합니다.

더 큰 경우 ㅏ, 당신은 더 낮습니다 영형_총, 그러나 더 많은 낭비 스토리지.

더 작은 ㅏ, 영형_총 더 크지 만 스토리지를 많이 낭비하지 않습니다. 기하학적으로 성장하는 한 여전히 O (1) 상각 삽입 시간이지만 상수는 더 높아집니다.

성장 인자 1.25 (빨간색), 1.5 (시안), 2 (검은 색), 3 (파란색) 및 4 (녹색)의 경우,이 그래프는 지점과 평균 크기 효율 (크기/할당 공간의 비율; 더 우수함)을 보여줍니다. 400,000 개의 항목을 삽입하기 위해 오른쪽에 왼쪽 및 시간 효율성 (삽입 / 작업 비율; 더 좋습니다). 크기 조정 직전에 모든 성장 인자에 대해 100% 공간 효율에 도달합니다. 사례 a = 2 시간 효율은 25%와 50%사이의 시간 효율성과 약 50%의 공간 효율을 보여줍니다. 이는 대부분의 경우에 좋습니다.

Java와 같은 Runtimes의 경우 배열이 0으로 채워 지므로 할당 할 작업 수는 배열의 크기에 비례합니다. 이를 고려하면 시간 효율 추정치 간의 차이가 줄어 듭니다.

Answer 2

배열 (또는 문자열)의 크기를 기하 급수적으로 두 배로 늘리는 것은 배열에 충분한 셀을 갖는 것과 너무 많은 메모리를 낭비하는 사이의 좋은 타협입니다.

10 가지 요소로 시작한다고 가정 해보십시오.

1 - 10
2 - 20
3 - 40
4 - 80
5 - 160

크기를 3 배로 늘리면 너무 빨리 자랍니다.

1 - 10
2 - 30
3 - 90
4 - 270
5 - 810

실제로 당신은 아마도 10 번 또는 12 번 성장할 것입니다. 트리플을 트리플하면 7 ~ 8 배를 할 수 있습니다. 재 할당을위한 런타임 히트는 걱정할만큼 충분히 작지만 필요한 크기를 완전히 과도하게 휘젓 가능성이 높습니다.

Answer 3

비정상적인 크기의 메모리 블록을 할당한다면, 그 블록이 처리 될 때 (크기를 조정하거나 GC가 얻기 때문에) 메모리에 특이한 크기의 구멍이있어 두통이 발생할 수 있습니다. 메모리 관리자. 따라서 일반적으로 두 가지 힘으로 메모리를 할당하는 것이 선호됩니다. 경우에 따라 기본 메모리 관리자는 특정 크기의 블록 만 제공하며 이상한 크기를 요청하면 다음 큰 크기로 반올림됩니다. 따라서 470 대를 요구하는 대신, 어쨌든 512를 돌려받은 다음 요청한 470을 모두 사용하면 다시 조화를 이루기 위해 512를 시작하도록 요청할 수도 있습니다.

Answer 4

다수의 타협은 타협입니다. 너무 크게 만들고 너무 많은 기억을 낭비하십시오. 너무 작게 만들고 재 할당 및 복사를 위해 많은 시간을 낭비합니다. 두 배가 된 것이 작동하고 구현하기가 매우 쉽기 때문에 두 배가 있다고 생각합니다. 또한 1.5를 동일하게 승수로 사용하는 독점적 인 STL과 같은 라이브러리를 보았습니다.

Answer 5

Java 관련 구현에 대해 문의하는 경우 벡터 그리고 배열목록, 각 확장마다 반드시 두 배로 증가할 필요는 없습니다.

벡터용 Javadoc에서:

각 벡터는 다음을 유지하여 스토리지 관리를 최적화하려고 시도합니다. capacity 그리고 capacityIncrement.용량은 항상 최소한 벡터 크기만큼 큽니다.구성 요소가 벡터에 추가됨에 따라 벡터의 저장 공간이 크기만큼 커지기 때문에 일반적으로 더 큽니다. capacityIncrement.응용 프로그램은 많은 수의 구성 요소를 삽입하기 전에 벡터의 용량을 늘릴 수 있습니다.이렇게 하면 증분 재할당량이 줄어듭니다.

Vector의 생성자 중 하나를 사용하면 Vector의 초기 크기와 용량 증가분을 지정할 수 있습니다.Vector 클래스는 다음도 제공합니다. ensureCapacity(int minCapacity) 그리고 setSize(int newSize), 벡터의 최소 크기를 수동으로 조정하고 직접 벡터 크기를 조정합니다.

ArrayList 클래스는 매우 유사합니다.

각 ArrayList 인스턴스에는 용량이 있습니다.용량은 목록의 요소를 저장하는 데 사용되는 배열의 크기입니다.항상 최소한 목록 크기만큼 큽니다.ArrayList에 요소가 추가되면 용량이 자동으로 늘어납니다.요소를 추가하면 상각 시간 비용이 일정하다는 사실 외에는 성장 정책의 세부 사항이 지정되지 않습니다.

애플리케이션으로 용량을 늘릴 수 있습니다. ArrayList verifyCapacity 작업을 사용하여 많은 수의 요소를 추가하기 전에 인스턴스를 삭제하세요.이렇게 하면 증분 재할당량이 줄어들 수 있습니다.

벡터의 일반적인 구현에 대해 묻는 경우 크기 증가와 절충 정도를 선택하는 것보다 좋습니다.일반적으로 벡터는 배열의 지원을 받습니다.배열은 고정된 크기입니다.벡터가 가득 차서 크기를 조정하려면 배열의 모든 요소를 ​​더 큰 새 배열에 복사해야 한다는 의미입니다.새 배열을 너무 크게 만들면 절대 사용하지 않을 메모리를 할당하게 됩니다.너무 작으면 이전 배열의 요소를 더 큰 새 배열로 복사하는 데 시간이 너무 오래 걸릴 수 있습니다. 이 작업은 자주 수행하고 싶지 않습니다.

Answer 6

개인적으로, 나는 그것이 중재 선택이라고 생각합니다. 다중 크기 만 (1+e)로 두 배로 늘리는 대신베이스 E를 사용할 수 있습니다.)

벡터에 많은 양의 변수를 추가하려는 경우, 몇 가지만 저장 해야하는 경우 플립 측면에서 높은베이스를 갖는 것이 유리할 것입니다. AVG의 회원은 낮은 기지가 괜찮고 오버 헤드의 양을 줄여서 속도를 높입니다.

기본 2는 타협입니다.

Answer 7

ALL이 동일한 큰 O 성능 프로파일을 가지고 있기 때문에 두 배로 vs를 두 배로 늘리거나 두 배로 늘리는 성능의 이유가 없습니다. 그러나 절대적으로 두 배가되는 것은 일반 시나리오에서 더 많은 공간 효율적인 경향이 있습니다.