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小夕學(xué)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后，知道了鏈表、樹(shù)、哈希表等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與靜態(tài)數(shù)組的固定容量不同，它們是可以動(dòng)態(tài)添加元素的。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的初始大小可能很小，甚至幾乎為零，但是隨著新元素的加入，其大小（內(nèi)存空間占用）會(huì)不斷增長(zhǎng)，這個(gè)過(guò)程就叫做動(dòng)態(tài)空間增長(zhǎng)。那么問(wèn)題來(lái)了，所有支持動(dòng)態(tài)空間增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是相同的增長(zhǎng)方式嗎？了解這個(gè)又有什么意義呢？

前言

小夕曾經(jīng)很傻很天真的認(rèn)為所有支持動(dòng)態(tài)空間增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是每增加一個(gè)元素，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大小就增加1個(gè)單位。直到在一個(gè)中規(guī)模機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)的數(shù)據(jù)預(yù)處理過(guò)程中遇到了“內(nèi)存爆炸”的問(wèn)題，即小夕明明計(jì)算的內(nèi)存夠用，但是小夕可憐的電腦的內(nèi)存卻意外爆滿了。最終小夕在某大神的指導(dǎo)下才知道原來(lái)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的容量還能是加倍加倍的擴(kuò)！小夕瞬間感到自己的智商可能只剩23.333了。

作為程序喵，不能光講大道理。小夕為了避免講解太過(guò)抽象，如果您是C++程序喵，那么請(qǐng)注意一下Vector數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；如果是Java程序喵，請(qǐng)注意一下ArrayList、LinkedList、哈希系列(HashSet/HashTable/HashMap)；如果是不用Java也不用C++的程序喵，或者是已經(jīng)脫離XX編程語(yǔ)言層次的程序喵，那么請(qǐng)注意一下可變數(shù)組（可增長(zhǎng)順序表）、鏈表、哈希（散列）。小夕將基于上面這些程序喵肯定知道的東西來(lái)花式講解（哈？都不知道？報(bào)告老師，這里有一只假喵中的假喵！）。

由于文章過(guò)長(zhǎng)（也就是說(shuō)小夕的講解過(guò)于認(rèn)真\(//?//)\），小夕將文章拆為三部分。萬(wàn)一讀到停不下來(lái)，聽(tīng)說(shuō)交出小紅包，小夕就會(huì)出現(xiàn)哦(￣?￣)

遞增式擴(kuò)容

對(duì)于Java的LinkedList，也就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的鏈表，其空間增長(zhǎng)方式就是小夕一開(kāi)始的設(shè)想：每增加一個(gè)元素，其大小就增加一個(gè)單位（這里的一個(gè)單位就是指一個(gè)元素占用的空間大小）。原因就在于鏈表在內(nèi)存中的存儲(chǔ)可以是不連續(xù)的。例如一個(gè)依次由節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)2、節(jié)點(diǎn)3連接而成的鏈表在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中完全有可能是下面的存儲(chǔ)方式。

這樣的話，鏈表每增加一個(gè)元素，只需要在內(nèi)存中找個(gè)縫將新元素插進(jìn)去就好啦~所以如果小夕手里有n個(gè)元素想插入鏈表，則需要開(kāi)辟n次內(nèi)存，每次均開(kāi)辟一個(gè)元素的大小。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立后，每次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要擴(kuò)容時(shí)均增加固定空間大小的做法被稱為【遞增式擴(kuò)容】。顯然鏈表的空間增長(zhǎng)方式就是遞增式擴(kuò)容，而且遞增的單位為1（這里是指1個(gè)單位，即一個(gè)結(jié)點(diǎn)的大小）。

可以看到，如果是鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，或者是底層基于鏈表而實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，采用遞增式擴(kuò)容是最優(yōu)選擇。因?yàn)橐黾右粋€(gè)元素，則最好的情況就是其他什么都不動(dòng)，僅僅是為該元素開(kāi)辟一個(gè)單位的空間，然后塞入該元素。而遞增式擴(kuò)容用于鏈表確實(shí)達(dá)到了這個(gè)最理想情況呢。因此，對(duì)于鏈表，以及底層基于鏈表結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，都是采用遞增式擴(kuò)容即可達(dá)到最優(yōu)擴(kuò)容效率（最優(yōu)動(dòng)態(tài)空間增長(zhǎng)）。例如哈希中的橫向增長(zhǎng)，再如基于鏈表實(shí)現(xiàn)的樹(shù)（如Java中的TreeSet，TreeMap等）。因此在操縱大量數(shù)據(jù)的時(shí)候，尤其機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)中常見(jiàn)的操縱大量樣本的時(shí)候，在內(nèi)存的問(wèn)題上可以安心的使用此類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不會(huì)導(dǎo)致“內(nèi)存爆炸”的問(wèn)題，內(nèi)存只會(huì)慢慢的起火然后輕輕的告訴你滿了，23333。當(dāng)然了，不能僅考慮內(nèi)存，有時(shí)操縱大量數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)處理效率要求更高，這時(shí)候就要舍內(nèi)存保速度啦。

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那么哪些常見(jiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用遞增式擴(kuò)容無(wú)法達(dá)到最優(yōu)呢？還有，小夕遇到的內(nèi)存爆炸是怎么回事呢？敬請(qǐng)期待小夕明天的大作啦！

如果覺(jué)得小夕的講解幫到了或者萌到了您，記得用小紅包鼓勵(lì)小夕哦~小夕都要買(mǎi)不起返校車(chē)票了嚶嚶嚶...

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【萌味】小夕说,不了解动态空间增长的程序喵都是假喵（上）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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