使用什么结构在 Scala 中创建恒定访问时间不可变表？答案

【问题标题】：What structures to use to create constant access time immutable table in Scala?使用什么结构在 Scala 中创建恒定访问时间不可变表？
【发布时间】：2011-08-05 10:51:52
【问题描述】：

Scala 有什么类可以处理这个问题吗？我正在考虑使用Array[Array[_]]，因为它非常适合我的需求。

我还有什么其他选择？我相信使用Map[(Int,Int),_] 会太慢，因为它具有线性访问时间。

【问题讨论】：

好吧，如果你有一个好的哈希值，HashMap (Map[ ] ) 有恒定的时间。
默认Map 具有恒定时间访问，因为它基于哈希表。不要假设集合性能 - 要么测试，要么查找可用的文档。

标签： scala collections

【解决方案1】：

Map 实现中的访问（除了ListMap）肯定不是线性的（非常小的地图，少于 4 个元素，确实可以进行线性搜索，但对于如此小的地图来说，这是一个非常快速的实现，即 O( N) 具有非常小的 N 和非常小的 k 因子。但是当表增长时，使用不同的算法，渐近快得多，通常为 O(log(N)) 或 O(1)。

然而，如果您需要的是一个表/矩阵，从某种意义上说，它包含满足 0

【讨论】：

不，对地图的访问不是“肯定不是线性的”。
您好，didierd，我喜欢您的回答并对其进行了一些扩展。一条评论：从数学上讲，对于小 N 来说 O(N) 是没有意义的，因为大 O 渐近符号仅在 N 很大时才有意义，而且我们总是忽略常量前因子。从某种意义上说，小型数据结构的所有性能特征都可能被这些预因素所吞噬。
@尼古拉斯。也许我说的不对。我的意思是这比线性要好得多。我会做出改变。
@Kipton。好吧，你是一个线性搜索算法，它是 O(N)，并且只将它应用于小表。但事实上，关键不是它是 O(N)，而是它是 kxN 且速度快。
@didierd 我认为我们同意，但为了澄清我的观点，Big-O 是一种精确的数学符号，仅适用于 N 趋于无穷大的极限。 en.wikipedia.org/wiki/Big_O_notation

【解决方案2】：

HashMap 几乎可以做到。这个Scala collection performance 页面非常有用。

【讨论】：

【解决方案3】：

为了获得最佳性能，您可能希望尽可能避免使用垃圾收集器 (GC)。这意味着不创建元组对象 (i, j) 并且不装箱原语。如果您的表将被完全填充（而不是稀疏），那么您对数组数组的想法是合理的。然而，为了获得最佳性能，我会采用 didierd 的想法并将所有内容打包到一个带有访问器的数组中。这是一个可能的实现：

// specialize A to avoid boxing primitives such as Int, Double, ...
class Table[@specialized A: Manifest](numRows: Int, numCols: Int) {
  val data = new Array[A](numRows*numCols)
  def checkIndices(i: Int, j: Int) {
    require (i >= 0 && i < numRows && j >= 0 && j < numCols)
  }
  def apply(i: Int, j: Int): A = {
    checkIndices(i, j)
    data(i*numCols + j)
  } 
  def update(i: Int, j: Int, x: A) {
    checkIndices(i, j)
    data(i*numCols + j) = x
  } 
}

您可以像这样自然地使用它（注意您从特殊的 apply 和 update 方法中获得的漂亮语法）：

scala> val table = new Table[Double](2, 2)
table: Table[Double] = Table$mcD$sp@4d22366e

scala> table(0, 0) = 3.0

scala> table(1, 1) = table(0, 0) + 2.0

scala> table(2, 1)
java.lang.IllegalArgumentException: requirement failed
...

另一方面，如果表是稀疏的，那么最好使用Map 来为所有空条目节省内存。请注意，尽管Map 具有快速的update 和apply 方法（几乎恒定），但它们仍然比数组访问慢很多（主要是由于GC 的压力；Map 不是专门的，这两个键并且值必须是堆分配的）。

【讨论】：