数据结构之Array、ArrayList、List、LinkedList对比分析

一、前言：

在c#数据结构中，集合的应用非常广泛，无论是做BS架构还是CS架构开发，都离不开集合的使用，比如我们常见的集合包括：Array、ArrayList、List、LinkedList等。这一些数据集合，在功能上都能够实现集合的存取，但是他们内部有什么区别，在使用时需要注意一些什么呢？下面根据个人的经验，对这一些集合数据的使用做一个简单的小结，如果说的不对的地方，欢迎指出，多多交流改进。

二、Array集合简介

Array集合，也就是数组，是最简单的数据结构，其存储的数据在内存空间是连续的，数组有一下一些特点

1.数据存储是连续的

2.数组长度在定义时就必须制定

3.数组存储的数据类型都是同一类型

4.数组可以直接通过小标访问

优缺点：

　  优点：

　　1、可以根据索引直接访问，访问速度快

　  2、数据是安全的，由于数据类型一致性，在存储使用过程中不涉及

　　缺点：

　　1、由于数据是连续存储的，导致插入效率变慢

　   2、由于数组长度大小固定，那么对预期非固定长度的数字不好处理

练习实例代码：

三、ArrayList集合简介

ArrayList 是Array的升级版，能够解决Array的一些缺点

ArrayList其内部实现也是Array，只是其长度是可以动态，在其内部用一个变量记录控制长度，ArrayList有如下一些特点

1.长度不固定

2.可以存储不同的数据类型(object)

3.同样支持索引查询（可以直接通过小标访问）

4.灵活性更强，以牺牲性能为代价

优缺点：

优点：

1、长度不固定，在定义是不必担长度溢出

2、可以存储任意数据类型

3、可根据索引查询，查询效率快

缺点：

1、由于长度不固定，执行效率低下，因为超出默认长度（10）后，会自动扩容拷贝数据，牺牲性能

2、由于存储类型是object,所以在存数据时会有装箱操作，在取数据时会有拆箱操作，影响效率

3、线程不安全，因为其内部实现是用size、array来共同控制，在新增操作时是非原子操作，所以非安全线程

使用技巧：

在实际使用过程中，为了避免自动扩容，可以预估数据长度，初始化一个数据长度，从而提高效率

练习实例代码：

四、List集合简介

随着c#泛型的推出，为了避免ArrayList一些缺点，微软推出了List集合

List集合内部还是采用的Array实现，同时在定义时需要指定对应的数据类型

这样级保留了Array集合的优点，同时也避免了ArrayList集合的数据类型不安全和装箱带来的性能牺牲

List特点：

1、数据长度不固定，自动增加

2、存储相同的数据类型

3、可根据索引查询，查询效率快

优缺点：

优点：

1、长度不固定，在定义是不必担长度溢出

2、存储相同数据类型的数据，避免的数据的装箱拆箱，提高了数据处理效率

3、支持索引查询，查询效率快

缺点：

1、由于长度不固定，执行效率低下，因为超出默认长度（10）后，会自动扩容拷贝数据，牺牲性能

2、线程不安全，因为其内部实现是用size、array来共同控制，在新增操作时是非原子操作，所以非安全线程

练习实例代码：

五、LinkedList集合简介

LinkedList链表的底层是采用双向链表的方式实现，

在链表（Linked List）中，每一个元素都指向下一个元素，以此来形成了一个链（chain）

可以从头部和尾部插入数据，在存储内存上采用非连续方式存储，链表有如下一些特点

1、内存存储上是非连续的

2、能够支持从头部和底部同时插入

3、长度是非固定的

优缺点：

优点：

1、由于非连续存储，中部插入和删除元素效率高

2、长度非固定，在创建时不用考虑其长度

3、可以冲头部和底部添加元素

4、数据类型是安全的，在创建时需要指定的数据类型

缺点：

1、由于非连续存储，不能通过小标访问，查询效率低

练习实例代码：

六、每种集合数据执行结果对比分析

执行结果数据

通过测试数据大概可以分析得出一些结论

1、整体效率上Array效率最高，ArrayList效率最低，List效率介于Array和ArrayList之间

2、ArrayList和List集合，在定义时如果知道数据长度，那么初始化时，指定长度的效率比不指定的长度效率高

七、总结：

在数据集合使用选择上给出以下一些建议：

1、Array：当元素的数量是固定的，并且需要使用下标时

2、ArrayList：当存储的元素类型不同时，初始化时给一个预估的长度

3、List：当元素的数量是固定的，并且需要使用下标时，初始化时给一个预估的长度

4、LinkedList：当元素需要能够在列表的两端添加时

附件：

关于这一些练习的代码，上传到github，有兴趣的可以看一下：

https://github.com/xuyuanhong0902/dataStructureTest.git

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