C# 集合的实现和操作的复杂性是什么？

Question

我想缓存 10.000 多个键/值对（两个字符串）并开始考虑哪种 .NET（2.0，绑定到 MS Studio 2005 :( ) 结构最好。所有项目将一次性添加，然后将是对特定键的几百次查询。
我已经阅读了the other question 中引用的 MSDN 描述，但我仍然错过了一些关于各种集合的实现/操作复杂性的细节。 例如。在上述问题中，引用 MSDN 的话说，SortedList 是基于树的，而 SortedDictionary “具有相似的对象模型”但复杂度不同。 另一个问题：HashTable 和 Dictionary 是否以相同的方式实现？
对于HashTable，他们write:

如果 Count 小于 Hashtable 的容量，则此方法是 O(1) 操作。如果需要增加容量以容纳新元素，则此方法变为 O(n) 操作，其中 n 为 Count。

但是当容量增加时呢？每个“添加”？然后添加一系列键/值对将是二次复杂度。与 SortedList 相同。

没有提到 OrderedDictionary，这里没有提到实现/复杂性。

也许有人知道一些关于 .NET 集合实现的好文章？

Answer 1

哈希表的容量与Count不同。

通常 容量 -- 可以存储的最大项目数，通常与底层哈希桶的数量有关 -- 当“增长”时翻倍需要，尽管这取决于实现。 Count 仅指实际存储的项目数，必须小于或等于容量，否则不相关。

由于呈指数增长的间隔（在O(n)、n = Count、调整大小之间），大多数哈希实现要求O(1)amortized 访问。这句话只是说：“嘿！它是摊销的，并不总是正确的！”。

编码愉快。

Answer 2

如果您要添加那么多对，您可以/应该使用this Dictionary constructor 提前指定容量。那么每次添加和查找都是 O(1)。

如果你真的想看看这些类是如何实现的，可以看the Rotor source或者使用.NET Reflector看System.Collections（不确定后者的合法性）。

Answer 3

HashTable 和 Dictionary 的实现方式相同。 Dictionary 是HashTable 的通用替换。

当List和Dictionary等集合的容量必须增加时，它会以一定的速度增长。对于List，费率为2.0，即容量翻倍。我不知道Dictionary 的确切费率，但它的工作方式相同。

对于List，容量增加的方式意味着一个项目平均被复制了 1.3 倍。由于该值在列表增长时保持不变，因此 Add 方法仍然是平均 O(1) 操作。

Answer 4

字典是一种哈希表；我从不使用原始的 Hashtable，因为它只包含“对象”。不用担心增加容量时插入是O(N)；当哈希表已满时，字典总是将容量翻倍，因此 平均（摊销）复杂度为 O(1)。

您几乎不应该使用 SortedList（它基本上是一个数组），因为每次插入或删除的复杂度为 O(N)（假设数据尚未排序。如果数据已排序，那么您将得到 O(1) ，但是如果数据已经排序，那么你仍然不需要使用 SortedList，因为普通的 List 就足够了。）使用 SortedDictionary 代替 SortedList，它为插入、删除和搜索提供 O(N log N) .但是，SortedDictionary 比 Dictionary 慢，因此请仅在需要对数据进行排序时使用它。

您说您要缓存 10,000 个键值对。如果您想在进行任何查询之前进行所有插入，一个有效的方法是创建一个未排序的 List，然后 Sort 它，并使用 BinarySearch 进行查询。与使用 SortedDictionary 相比，这种方法节省了大量内存，并且为垃圾收集器创建的工作量更少。