『GCTT 出品』Go Slice vs Map

Slice 和 Map 是 Go 中的两种重要的数据类型。本文将记录我关于这两种数据结构性能的一些关键的发现。
在讨论性能方面之前,我们先来简单介绍一下 Slice 和 Map。

Slice:

Slice 是构建在数组之上的一种抽象数据结构。Slice 拥有一个指向数组开始位置的指针、数组长度以及 Slice 可以使用该数组的最大容量。Slice 可以按需增长或收缩。Slice 的增长通常包括为底层的数组重新分配内存。像 copy 和 append 这样的函数可以帮助增长数组

Map:

Go 中的 Map 和其他语言类似(内部实现可能会有所不同)。Go 中的 Map 创建 bucket (每个 bucket 可以容纳 8 个键)。

性能统计:

我对这两种数据结构都进行了一些基准测试,结果记录如下。

TEST-1

:查找 Slice 中的一个 INT 元素 vs 查找 Map 中的一个元素。
这里,我们试着在一个长度为 n 的 Slice 中查找一个元素,并与 Map 中的键查找相比较。要查找 Slice 中的一个元素,我们将遍历该 Slice,然后进行简单的 if 来检查元素。至于 Map,我们简单查找键。在所有测试中,我都会寻找最坏的情况。

正如你所见的(不出所料),对于不同的 n,Map 查找是常数复杂度(O(1))。然而,有趣的是,对于 n 较小的 Slice,简单的 for 循环和 if 比较花费的时间比 Map 少。较大的 n 如期望那样花费更多的时间。

结论:对于查找一个给定的键,我建议使用 Map。而对于一个较小的大小(n),使用 Slice 仍然是可以的。

TEST-2

:查找 Slice 中的一个 STRING 元素 vs 查找 Map 中的一个字符串键
我们所进行的步骤与 TEST-1 完全相同,这里唯一的不同是,我们使用字符串(String)。

从上面的数据,我们看到,给定一个键,查找一个字符串(使用 Map),具有 O(1) 复杂度。对于字符串比较,Map 击败了 Slice。

结论:给定一个字符串类型的键进行查找,我推荐使用 Map。即使对于较小的 n ,使用 Map 也是不错的。

TEST-3

: 给定索引,查找 Slice 元素。
如果我们知道索引,那么,在 Go 中查找 Slice 类似于在任何语言中查找数组,并且如它一样简单。

如上所示,Slice 的直接查找是 O(1) 固定增长率。

结论:直接查找都是常数复杂度,所以,假定你知道索引,那么使用哪个都无所谓。但是,假定索引已知,那么 Slice 或者数组查找仍然比 Map 查找快得多。

TEST-4

:遍历 Slice vs 遍历 Map
这里,我试着遍历 Map 和 Slice,并且在循环内执行一个常量操作。总复杂度将保持为 O(N)。

如上所示,遍历 Slice 比遍历 Map 快了近 20 倍。原因是,跟 Map 不一样,Slice (通过数组抽象出来)是在一个连续的内存块上创建的。至于 Map,循环必须遍历键空间(在 Go 中称为 bucket),并且内存分配可能并不连续。这就是为什么每次运行的时候,遍历 Map 的结果以不同的顺序显示键值。

结论:如果要求是在整个元素列表上打印或者执行操作,而不是查找,那么 Slice 是最佳选择。出于上述原因,遍历 Map 会花费更多时间。

此外,请注意,就像对 Map 进行插入一样,Slice 上的 append 操作保证了 O(1) 复杂度,但是这是一种 摊销(amortized) 常量。append 可能偶尔需要为底层数组重新分配内存。

因为对于大 Map,Go 的基准函数超时,所以样本大小从 200 万缩减至 2000。

有关测试的细节:

系统详情 go操作系统:darwin Go-1.9.2
Mac-OSX go架构:amd64

源代码:

// m-c02jn0m1f1g4:slicevsmap user1$ cat slicemap.go 
package slicemap
// 你可以取消打印行前的注释来看看结果(确认代码是否正常)。
// 但是对于基准测试,我们不关心打印的结果。我们关心的是它运行的时间
// import "fmt"
func RangeSliceInt(input []int, find int) (index int) {
        for index,value := range input {
                if (value == find) {
        //            fmt.Println("found at",index)
                        return index
                }
        }
        return -1
}
func RangeSliceIntPrint(input []int) {
        for _,_ = range input {
                continue
        }
}
func MapLookupInt(input map[int]int, find int) (key,value int) {
        if value,ok := input[find];ok {
        //        fmt.Println("found at", find,value)
                return find,value
        }
        return 0,0
}
func MapRangeInt(input map[int]int) {
        for _,_ = range input {
                continue
        }
}
func DirectSliceInt(input []int, index int) int {
        return input[index]
}
// 对于字符串 //
func RangeSliceString(input []string, find string) (index int) {
        for index,value := range input {
                if (value == find) {
                        // fmt.Println("found at",index)
                        return index
                }
        }
        return -1
}
func RangeSliceStringPrint(input []string) {
        for _,_ = range input {
                continue
        }
}
func MapLookupString(input map[string]string, find string) (key,value string) {
        if value,ok := input[find];ok {
//              fmt.Println("found at", find,value)
                return find,value
        }
        return "0", "0"
}
func MapRangeString(input map[string]string) {
        for _,_ = range input {
                continue
        }
}
func DirectSliceString(input []string, index int) string {
        return input[index]
} 
// m-c02jn0m1f1g4:slicevsmap user1$ cat slicemap_test.go
package slicemap
import (
        "testing"
        "strconv"
)
func Benchmark_TimeRangeSliceInt(b *testing.B) {
        b.StopTimer()
        input := make([]int, 100000, 500000)
        for i := 0; i 

via: https://boltandnuts.wordpress.com/2017/11/20/go-slice-vs-maps/

作者:qwerty.ytrewq86 (https://boltandnuts.wordpress.com/about/)
译者:ictar (https://github.com/ictar)
校对:rxcai (https://github.com/rxcai)

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