在 ArrayList 中查找点的邻居答案

【问题标题】：Finding neighbors to Points in an ArrayList在 ArrayList 中查找点的邻居
【发布时间】：2012-11-10 18:42:36
【问题描述】：

我最近开始学习 Java，虽然做一个“Conway's Game of Life”风格的程序会是一个很好的开始。一切正常，但我在这部分遇到了一些严重的性能问题：

static List<Point> coordList = new ArrayList<Point>();

public int neighbors(int x, int y){

    int n = 0;

    Point[] tempArray = { new Point(x-1, y-1), new Point(x, y-1), new Point(x+1, y-1), 
                          new Point(x-1, y  ),                    new Point(x+1, y  ),
                          new Point(x-1, y+1), new Point(x, y+1), new Point(x+1, y+1)};
    for (Point p : tempArray) {
        if (coordList.contains(p))
            n++;
        }

    return n;
}

当迭代填充有 Points 的ArrayList coordList 并检查每个元素有多少邻居时使用该方法。当列表大小达到大约 10000 Points 时，每个周期大约需要 1 秒，而 20000 点需要 7 秒。

我的问题是，什么是更有效的方法来做到这一点？我知道还有其他一些类似的程序也有可用的源代码，但我不想自己做尽可能多的事情，因为该项目的重点是我学习 Java。另外，由于限制，我不想使用常规数组。

【问题讨论】：

标签： java list arraylist iteration

【解决方案1】：

如果您的积分是唯一的，您可以将它们存储在a HashSet 而不是ArrayList。在您当前的设置中，contains 方法将成为 O(1) 操作与 O(n)。这应该会显着加快该部分的速度。

除了声明之外，您的代码应该保持大部分不变，因为它们都实现了Collection 接口，除非您调用特定于列表的方法，例如get(i)。

【讨论】：

我试试看，谢谢！一个关于HashSet的问题；其中元素的索引是否保持不变？我计划在未来通过另一个由索引链接的对象列表来扩展该程序。但也许这不是做这种事情的正确方法？
这些点必须是唯一的，否则代码 coordList.contains(p) 不会给出正确数量的邻居。
hashset 内部使用索引，但是当hashset 调整大小并且索引不被api 暴露时，索引会发生变化。
@fredrol 不，索引可能（并且可能）会更改，并且无论如何您都无法通过索引访问元素。您可以使用 LinkedHashSet 在迭代集合时保留插入顺序。

【解决方案2】：

就性能而言，我认为最好的办法是使用一个简单的数字（实际上是布尔值）数组来表示网格。由于这是一个学习练习，我将从一个简单的每个单元格一个元素的数组开始，然后可能会进一步将八个相邻的单元格打包成一个字节。

您所说的“限制”是什么意思并不完全清楚。

下面有一些有趣的指针：Optimizing Conway's 'Game of Life'

【讨论】：

感谢您的回复！有限制我指的是阵列的可扩展性。如果我没记错的话，数组的大小是固定的，我希望单元格的数量和坐标能够不受限制地增长。

【解决方案3】：

您当前的代码以二次方方式缩放O(n^2)。你只给出了程序的一部分。如果您查看整个程序，将会有一个调用neighbors() 的循环，您会看到neighbors() 被调用了n 次。此外，操作 contains() 在 n 中是线性的，因此时间与它们的乘积 n*n 成正比。

二次缩放是一个常见问题，但通常可以通过使用索引数据结构（例如HashSet）来简化为线性。

【讨论】：

感谢您的回复！正如建议的那样，我更改为 HashSet 并且效果很好。