一维或二维阵列：哪个为 2D 数据提供更快的性能？

一维或二维数组：哪个更快？

简介

表示二维场时，一维或二维数组之间的选择变得至关重要为了性能和效率。本文分析了每种方法的优缺点，为特定场景的最佳选择提供指导。

性能

一维数组：优点

• 更好的内存局部性：
  一维数组连续存储元素，减少对缓存的需求错过了。这提高了数据检索速度，特别是对于适合 CPU 缓存的大型矩阵。
• 更少的开销：
  使用单个数组消除了与管理多个指针相关的开销，从而处理速度更快。

二维数组：缺点

• 更差的内存局部性：
  2D 数组通过为行和列分配单独的块来碎片内存，导致缓存未命中增加。这可能会影响性能，尤其是在处理大型矩阵时。

内存消耗

一维数组：优点

• 较小的内存占用：
  一维数组比二维数组占用更少的内存，因为它们消除了需要指点。这对于大型矩阵来说非常重要。

二维数组：缺点

• 更大的内存占用：
  二维数组需要额外的内存来存储指针，这会增加内存开销。

额外注意事项

灵活性

• 二维数组：
  二维数组在调整大小和行操作方面提供了更大的灵活性。与一维数组相比，添加或删除行更加简单。
• 一维数组：
  一维数组中的大小调整和行操作需要仔细处理以保持数据完整性。

代码复杂性

• 一维数组：
  一维数组更易于实现和维护。代码更加简洁，更容易理解。
• 二维数组：
  由于指针和多个数据结构的管理，二维数组需要更复杂的代码。

权衡

对于密集矩阵和高效的内存使用， 一维数组通常是首选。但是，如果行操作和调整大小的灵活性至关重要，二维数组可能是更好的选择。

示例：

考虑以下 4x4 矩阵示例：

1D数组：

int matrix[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16};

二维数组：

int **matrix = new int*[4];
for (int i = 0; i < 4; i++) {
  matrix[i] = new int[4];
  // Initialize matrix[i]
}

一维数组更简单且节省内存，而二维数组在以下方面提供了更大的灵活性：行操作。

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