.NET数据结构：ArrayList，List，HashTable，Dictionary，SortedList，SortedDictionary —速度，内存以及何时使用它们？

.NET具有许多复杂的数据结构。不幸的是，它们中的一些非常相似，而且我并不总是确定何时使用一种以及何时使用另一种。我的大多数C＃和Visual Basic书籍都在一定程度上谈论它们，但是它们从未真正涉及任何细节。

Array，ArrayList，List，Hashtable，Dictionary，SortedList和SortedDictionary有什么区别？

哪些是可枚举的（IList-可以执行“ foreach”循环）？哪些使用键/值对（IDict）？

那内存占用呢？插入速度？检索速度？

还有其他值得一提的数据结构吗？

我仍在寻找有关内存使用和速度（Big-O表示法）的更多详细信息。

从我的头顶上：

• Array*-代表老式的内存阵列-有点像普通type[]阵列的别名。可以列举。不能自动增长。我会假设插入和检索速度非常快。

• ArrayList-自动增长数组。增加更多的开销。可以枚举，可能比普通数组慢，但仍然非常快。这些在.NET中使用很多

• List-我的最爱之一-可以与泛型一起使用，因此您可以使用强类型数组，例如List<string>。除此之外，行为非常像ArrayList

• Hashtable-普通的旧哈希表。O（1）至O（n）最坏的情况。可以枚举值和键属性，并执行键/值对

• Dictionary -与上述相同，仅通过泛型强类型输入，例如 Dictionary<string, string>

• SortedList-排序后的通用列表。插入速度很慢，因为它必须弄清楚放置位置。可以枚举。由于不必求助，因此在检索上可能相同，但是删除将比普通的旧列表慢。

我倾向于使用List和Dictionary所有的时间-一旦你开始使用它们泛型强类型，它真的很难回到标准的非通用的。

还有许多其他数据结构- KeyValuePair您可以使用它们来做一些有趣的事情，还有一个SortedDictionary也可以使用。

如果可能，请使用泛型。 这包括：

• 用列表代替ArrayList
• 用字典代替HashTable

首先，.NET中的所有集合都实现IEnumerable。

其次，由于集合是在框架的2.0版中添加的，因此许多集合都是重复的。

因此，尽管通用集合可能会添加功能，但大多数情况下：

• List是ArrayList的通用实现。
• 字典是Hashtable的通用实现

数组是固定大小的集合，您可以更改存储在给定索引处的值。

SortedDictionary是根据密钥排序的IDictionary。SortedList是一个IDictionary，它根据所需的IComparer进行排序。

因此，IDictionary实现（那些支持KeyValuePairs的实现）是：* Hashtable * Dictionary * SortedList * SortedDictionary

.NET 3.5中添加的另一个集合是Hashset。它是一个支持集合操作的集合。

另外，LinkedList是标准的链接列表实现（该列表是一个数组列表，可加快检索速度）。

以下是一些适合您的一般提示：

• 您可以foreach在实现的类型上使用IEnumerable。IList本质上是IEnumberablewith Count和Item（使用从零开始的索引访问项目）属性。IDictionary另一方面意味着您可以通过任意哈希索引访问项目。

• Array，ArrayList并List全部实施IList。 Dictionary，SortedDictionary和Hashtable实施IDictionary。

• 如果使用的是.NET 2.0或更高版本，建议您使用上述类型的通用副本。

• 有关这些类型的各种操作的时间和空间复杂性，应查阅其文档。

• .NET数据结构位于System.Collections名称空间中。有诸如PowerCollections之类的类型库，它们提供了其他数据结构。

• 要全面了解数据结构，请查阅诸如CLRS之类的资源。

.NET数据结构：

关于ArrayList和List为什么实际上不同的更多讨论

数组

正如一个用户所说，数组是“老派”集合（是的，数组虽然不是的一部分，但被认为是一个集合System.Collections）。但是，与其他集合（即您在标题中列出的集合）（这里为ArrayList和List（Of T））相比，关于数组的“旧派”是什么？让我们从数组的基础开始。

首先，Microsoft .NET中的数组是“使您可以将几个与逻辑相关的项目视为一个集合的机制”（请参阅​​链接的文章）。那是什么意思？数组按顺序存储各个成员（元素），并以起始地址依次存储在内存中。通过使用数组，我们可以轻松访问从该地址开始的顺序存储的元素。

除此之外，与对101个常见概念进行编程相反，Arrays确实可能非常复杂：

数组可以是一维，多维或交错的（锯齿状的数组值得一读）。数组本身不是动态的：初始化后，大小为n的数组保留足够的空间来容纳n个对象。数组中元素的数量不能增加或减少。Dim _array As Int32() = New Int32(100)在内存块上保留足够的空间，以使数组包含100个Int32基本类型对象（在这种情况下，数组初始化为包含0）。该块的地址返回到_array。

根据这篇文章，公共语言规范（CLS）要求所有数组都从零开始。.NET中的数组支持基于非零的数组。但是，这种情况不太常见。由于从零开始的数组的“普遍性”，Microsoft花了很多时间优化其性能。因此，基于零的零维（SZ）数组是“特殊”的-的确是数组的最佳实现（与多维等相对），因为SZ具有用于操纵它们的特定中间语言指令。

数组总是通过引用（作为内存地址）传递的-这是Array难题中要了解的重要部分。当他们进行边界检查（会引发错误）时，也可以在数组上禁用边界检查。

同样，数组的最大障碍是它们无法调整大小。他们具有“固定”的能力。向我们的历史介绍ArrayList和List（Of T）：

ArrayList-非泛型列表

最好将ArrayList（以及List(Of T)-尽管有一些关键的区别，在后面进行解释）-最好被认为是集合的下一个补充（广义上）。ArrayList继承自IList（“ ICollection”的后代）接口。ArrayList本身比List 更大，需要更多的开销。

IList确实使实现能够将ArrayList视为固定大小的列表（如Arrays）；但是，除了ArrayLists增加的其他功能之外，使用固定大小的ArrayList并没有真正的优势，因为在这种情况下ArrayLists（相对于Arrays）明显较慢。

根据我的阅读，ArrayLists不能锯齿：“不支持将多维数组用作元素...”。同样，在ArrayLists的棺材中还有另一个钉子。ArrayList也不是“类型化”的-意思是，在所有内容的下方，ArrayList只是一个动态对象数组：Object[]。在实现ArrayList时，这需要大量装箱（隐式）和拆箱（显式），这又增加了它们的开销。

毫无根据的想法：我想我记得读过或听过我的一位教授的话说，ArrayList只是尝试从Arrays迁移到List-type Collections的混蛋概念子，即曾经对Arrays进行了很大的改进，它们已不再是最佳选择，因为已经对集合进行了进一步的开发

List（Of T）：什么是ArrayList成为（并希望成为）

内存使用率的差异非常明显，以至于List（Of Int32）所消耗的内存比包含相同原始类型的ArrayList少56％（在上述绅士的链接演示中为8 MB与19 MB：再次，在此处链接）-尽管这是64位计算机造成的结果。这种差异确实说明了两件事：第一，装箱的Int32类型的“对象”（ArrayList）比纯Int32基本类型（List）大得多。第二（2），由于64位计算机的内部工作，差异是指数级的。

那么，有什么区别，List（Of T）是什么？MSDN定义List(Of T)为“ ...索引可以访问的对象的强类型列表”。这里的重要性是“强类型”位：List（Of T）“识别”类型并将对象存储为它们的类型。因此，an Int32存储为an Int32而不是Object类型。这消除了装箱和拆箱引起的问题。

MSDN指定这种区别仅在存储原始类型而不是引用类型时起作用。差异实际上也确实是大规模的：超过500个元素。更为有趣的是，MSDN文档中写道：“使用List（Of T）类的特定于类型的实现而不是使用ArrayList类对您来说是有利的。”

本质上，List（Of T）是ArrayList，但更好。它是ArrayList的“通用等效项”。像ArrayList一样，它不保证要排序后才能排序（如图）。List（Of T）还具有一些附加功能。

我很同情这个问题-我也发现（发现了吗？在CLR级别执行相同的操作）。您可以在这里看到我进行的一些基准测试结果（还讨论了哪种数据类型最适合在哪种情况下使用）。

他们在智能感知中的表现很好。只需键入System.Collections。或System.Collections.Generics（首选），您将获得可用列表和简短描述。

哈希表/字典的性能为O（1），这意味着性能不是大小的函数。要知道这一点很重要。

编辑：在实践中，Hashtable / Dictionary <>查找的平均时间复杂度为O（1）。

泛型集合将比非泛型集合表现更好，尤其是在遍历许多项目时。这是因为装箱和拆箱不再发生。

有关高频系统交易工程的哈希表与字典的重要说明：线程安全问题

Hashtable是线程安全的，可供多个线程使用。字典公共静态成员是线程安全的，但不保证任何实例成员都是安全的。

因此，Hashtable在这方面仍然是“标准”选择。

泛型和非泛型集合之间存在细微和不太细微的差异。他们仅使用不同的基础数据结构。例如，Hashtable保证一个作者很多读者不同步。字典没有。

最受欢迎的C＃数据结构和集合

• 数组
• 数组列表
• 清单
• 链表
• 字典
• 哈希集
• 叠放
• 队列
• SortedList

C＃.NET具有许多不同的数据结构，例如，最常见的数据结构之一是数组。但是C＃附带了许多其他基本数据结构。选择要使用的正确数据结构是编写结构合理且高效的程序的一部分。

在本文中，我将介绍内置的C＃数据结构，包括C＃.NET 3.5中引入的新数据结构。注意，这些数据结构中的许多都适用于其他编程语言。

数组

数组可能是最简单，最常见的数据结构。AC＃数组基本上是对象列表。它的定义特征是，所有对象都是相同的类型（在大多数情况下），并且它们有特定数量。数组的性质允许根据元素在列表中的位置（也称为索引）非常快速地访问元素。AC＃数组的定义如下：

[object type][] myArray = new [object type][number of elements]

一些例子：

 int[] myIntArray = new int[5];
 int[] myIntArray2 = { 0, 1, 2, 3, 4 };

从上面的示例中可以看到，可以初始化一个没有元素或来自一组现有值的数组。只要适合，将值插入数组就很简单。当元素数量多于数组大小时，该操作将变得昂贵，此时需要扩展数组。这将花费更长的时间，因为所有现有元素都必须复制到更大的新数组中。

数组列表

C＃数据结构ArrayList是一个动态数组。这意味着ArrayList可以具有任意数量的对象和任何类型。该数据结构旨在简化将新元素添加到数组中的过程。在幕后，ArrayList是一个数组，每次空间用尽时其大小都会加倍。从长远来看，将内部数组的大小加倍是一种非常有效的策略，可以减少元素复制的数量。我们不会在这里证明这一点。数据结构非常易于使用：

    ArrayList myArrayList = new ArrayList();
    myArrayList.Add(56);
    myArrayList.Add("String");
    myArrayList.Add(new Form());

ArrayList数据结构的缺点是必须将检索到的值强制转换回其原始类型：

int arrayListValue = (int)myArrayList[0]

来源和更多信息，您可以在这里找到：

• C＃数据结构
• 收集和数据结构
• 列表vs IEnumerable vs IQueryable vs ICollection vs IDictionary
• System.Collections.Generic命名空间
• System.Collections命名空间

我发现“收集和数据结构”页面上“ Microsoft文档”的“选择收集”部分非常有用

C＃集合和数据结构：选择一个集合

还有下面的矩阵来比较其他一些功能