Когда я должен выбрать Vector в Scala?


200

Похоже, что Vectorопоздал на вечеринку коллекций Scala, и все влиятельные посты в блоге уже ушли.

В Java ArrayListэто коллекция по умолчанию - я мог бы использовать, LinkedListно только когда я продумал алгоритм и достаточно осторожен, чтобы оптимизировать. В Scala я должен использовать Vectorпо умолчанию Seqили пытаться работать, когда Listэто на самом деле более уместно?


1
Полагаю, здесь я имею в виду, что в Java я бы создавал List<String> l = new ArrayList<String>()блоги для написания Scala, чтобы вы поверили, что все используют List для того, чтобы получить постоянную коллекционную ценность, но достаточно ли общего назначения Vector, чтобы мы могли использовать его вместо List?
Дункан МакГрегор

9
@Debilski: Мне интересно, что вы подразумеваете под этим. Я получаю, Listкогда я Seq()печатаю в REPL.
фактор

1
Хм, ну, так сказано в документах. Может быть, это верно только для IndexedSeq.
Debilski

1
Комментарий о конкретном типе по умолчанию Seqстарше трех лет. Начиная с версии Scala 2.11.4 (и ранее), конкретный тип по умолчанию Seq- это List.
Марк Канлас

3
Для произвольного доступа вектор лучше. Для головы, хвоста, список лучше. Для массовых операций, таких как карта, фильтр, вектор является предпочтительным, поскольку вектор организован с 32 элементами в виде чанка, тогда как в списке организованы элементы с указателями друг на друга, поэтому нет гарантии, что эти элементы расположены близко друг к другу.
Johnsam

Ответы:


280

Как правило, по умолчанию используется Vector. Это быстрее, чем Listдля почти всего, и более эффективно для памяти для последовательностей, размер которых превышает тривиальный. См. Эту документацию относительно производительности Вектор по сравнению с другими коллекциями. Есть некоторые недостатки, чтобы идти с Vector. В частности:

  • Обновления в голове медленнее, чем List (хотя и не так сильно, как вы думаете)

Еще одним недостатком до Scala 2.10 было то, что поддержка сопоставления с образцом была лучше List, но это было исправлено в 2.10 с обобщенным+: и :+экстракторами.

Существует также более абстрактный, алгебраический подход к этому вопросу: какая последовательность у вас концептуально ? Кроме того, что ты концептуально делаешь с этим? Если я вижу функцию, которая возвращает an Option[A], я знаю, что функция имеет некоторые дыры в своей области (и, следовательно, является частичной). Мы можем применить ту же логику к коллекциям.

Если у меня есть последовательность типов List[A], я эффективно утверждаю две вещи. Во-первых, мой алгоритм (и данные) полностью структурированы. Во-вторых, я утверждаю, что единственное, что я собираюсь сделать с этой коллекцией, это полные, O (n) обходы. Эти двое действительно идут рука об руку. И наоборот, если у меня есть что-то типа Vector[A], единственное, что я утверждаю, это то, что мои данные имеют четко определенный порядок и конечную длину. Таким образом, утверждения слабее Vector, и это приводит к его большей гибкости.


2
2.10 уже давно нет, соответствие шаблона List по-прежнему лучше, чем Vector?
Тим Готье

3
Соответствие шаблону списка больше не лучше. На самом деле это совсем наоборот. Например, чтобы получить голову и хвост, можно сделать case head +: tailили case tail :+ head. Чтобы соответствовать пустым, вы можете сделать case Seq()и так далее. Все, что вам нужно, есть в API, который является более универсальным, чем Lists
Кай Селгрен

Listреализован с помощью односвязного списка. Vectorреализован что-то вроде Java ArrayList.
Иосия Йодер

6
@JosiahYoder Это не реализовано ничего, как ArrayList. ArrayList оборачивает массив, который он динамически изменяет. Вектор - это три , где ключи - это индексы значений.
Джон Коландуони

1
Я извиняюсь. Я собирался на веб-источник, который был расплывчатым в деталях. Должен ли я исправить свое предыдущее утверждение? Или это плохая форма?
Иосия Йодер

93

Ну, а Listможет быть невероятно быстрым, если алгоритм может быть реализован исключительно с ::, headи tail. У меня был наглядный урок этого совсем недавно, когда я победил Java, splitгенерируя ListвместоArray , и не смог побить это ни с чем другим.

Однако Listесть фундаментальная проблема: он не работает с параллельными алгоритмами. Я не могу эффективно разбить его Listна несколько сегментов или объединить обратно.

Существуют другие виды коллекций, которые могут гораздо лучше справляться с параллелизмом, и Vectorэто одна из них. Vectorтакже имеет отличную локализацию - что Listнет - что может быть реальным плюсом для некоторых алгоритмов.

Итак, учитывая все обстоятельства, Vectorэто лучший выбор если у вас нет особых соображений, которые делают одну из других коллекций предпочтительной - например, вы можете выбрать Stream, хотите ли вы ленивую оценку и кэширование ( Iteratorбыстрее, но не кэширует), илиList если алгоритм естественным образом реализован с помощью операций, которые я упомянул.

Кстати, предпочтительно использовать Seqлибо, IndexedSeqесли вы не хотите конкретную часть API (например List, s ::), или даже GenSeqили GenIndexedSeqесли ваш алгоритм может работать параллельно.


3
Спасибо за ответ. Что вы подразумеваете под "имеет отличную местность"?
Нгок Дао

10
@ngocdaothanh Это означает, что данные сгруппированы в памяти, что повышает вероятность того, что данные будут в кеше, когда вам это нужно.
Даниэль С. Собрал,

1
@ user247077 Да, списки могут превзойти Векторы по производительности, учитывая данные, которые я упомянул. И не все действия векторов амортизируются O (1). Фактически, в неизменяемых структурах данных (что имеет место), альтернативные вставки / удаления на обоих концах не будут амортизироваться вообще. В этом случае кэш бесполезен, потому что вы всегда копируете вектор.
Даниэль С. Собрал

1
@ user247077 Возможно, вы не знаете, что Vectorтакое неизменяемая структура данных в Scala?
Даниэль С. Собрал

1
@ user247077 Это намного сложнее, включая некоторые изменяемые внутри себя вещи, чтобы сделать добавление более дешевым, но когда вы используете его в качестве стека, что является сценарием с неизменяемым списком, у вас все равно останутся те же характеристики памяти связанного списка, но с гораздо большим профилем распределения памяти.
Даниэль С. Собрал,

29

Некоторые из приведенных здесь утверждений сбивают с толку или даже ошибочны, особенно идея о том, что immutable.Vector в Scala - это что-то вроде ArrayList. List и Vector являются неизменными, постоянными (то есть «дешевыми, чтобы получить измененную копию») структурами данных. Нет разумного выбора по умолчанию, так как они могут быть для изменяемых структур данных, но это скорее зависит от того, что делает ваш алгоритм. List - это односвязный список, а Vector - целочисленное дерево с целым числом 32, т. Е. Это своего рода дерево поиска с узлами степени 32. Используя эту структуру, Vector может предоставлять наиболее распространенные операции достаточно быстро, т. Е. В O (log_32 ( п)). Это работает для prepend, append, update, произвольного доступа, декомпозиции в голове / хвосте. Итерация в последовательном порядке является линейной. Список, с другой стороны, просто обеспечивает линейную итерацию и постоянное предварительное добавление, разложение в голове / хвосте.

Это может выглядеть так, как будто Vector был хорошей заменой List почти во всех случаях, но prepend, декомпозиция и итерация часто являются критическими операциями над последовательностями в функциональной программе, и константы этих операций (намного) выше для вектора из-за к его более сложной структуре. Я провел несколько измерений, поэтому итерация для списка примерно в два раза быстрее, для списков предварительная обработка в списках примерно в 100 раз, для списков разложение в голове / хвосте в списках примерно в 10 раз, а генерация из перемещаемых объектов - для векторов примерно в 2 раза быстрее. (Вероятно, это связано с тем, что Vector может выделять массивы из 32 элементов одновременно, когда вы создаете его с помощью компоновщика вместо того, чтобы добавлять или добавлять элементы один за другим).

Так какую структуру данных мы должны использовать? В основном, есть четыре распространенных случая:

  • Нам нужно преобразовывать последовательности только с помощью таких операций, как map, filter, fold и т. Д. В принципе это не имеет значения, мы должны программировать наш алгоритм в общем и даже выиграть от принятия параллельных последовательностей. Для последовательных операций List, вероятно, немного быстрее. Но вы должны сравнить его, если вам нужно оптимизировать.
  • Нам нужно много произвольного доступа и различных обновлений, поэтому мы должны использовать вектор, список будет слишком медленным.
  • Мы работаем со списками классическим функциональным способом, создавая их путем добавления и повторения путем рекурсивной декомпозиции: используйте список, вектор будет медленнее в 10-100 раз или более.
  • У нас есть алгоритм, критичный к производительности, который в основном является императивным и обеспечивает много случайного доступа к списку, что-то вроде быстрой сортировки на месте: используйте императивную структуру данных, например ArrayBuffer, локально и копируйте свои данные из него и в него.

24

Для неизменяемых коллекций, если вы хотите последовательность, ваше основное решение - использовать ли IndexedSeqили a LinearSeq, которые дают разные гарантии производительности. IndexedSeq обеспечивает быстрый произвольный доступ к элементам и быструю операцию длины. LinearSeq обеспечивает быстрый доступ только к первому элементу через head, но также имеет быструю tailработу. (Взято из документации Seq.)

Для IndexedSeqвы обычно выбираете Vector. Rangeс иWrappedString s также являются IndexedSeqs.

Для a LinearSeqвы обычно выбираете его Listили его ленивый эквивалент Stream. Другими примерами являются Queues и Stacks.

Таким образом, в терминах Java ArrayListиспользуется аналогично Scala Vectorи LinkedListаналогично Scala List. Но в Scala я бы предпочел использовать List чаще, чем Vector, потому что Scala гораздо лучше поддерживает функции, включающие обход последовательности, такие как отображение, свертывание, итерации и т. Д. Вы будете стремиться использовать эти функции для управления списком как в целом, а не случайный доступ к отдельным элементам.


Но если итерация Vector быстрее, чем List, и я также могу отображать сложение и т. Д., То, за исключением некоторых специализированных случаев (по существу, всех тех алгоритмов FP, которые специализированы для List), кажется, что List по существу унаследован.
Дункан МакГрегор

@Duncan, где ты слышал, что итерация Vector быстрее? Для начала вам нужно отслеживать и обновлять текущий индекс, который вам не нужен, с помощью связанного списка. Я бы не назвал функции списка «специализированными случаями» - они - хлеб с маслом функционального программирования. Не использовать их - все равно что пытаться программировать на Java без циклов for или while.
Луиджи Плиндж

2
Я уверен , что Vector«S итерация это быстрее, но кто - то должен его эталонное тестирование , чтобы убедиться.
Даниэль Спивак

Я думаю, что (?) Элементы Vectorфизически существуют вместе в ОЗУ в группах по 32, которые более полно помещаются в кэш-память ЦП ... так что меньше кэш-пропусков
richizy

2

В ситуациях, которые включают много случайного доступа и случайных мутаций, Vector(или, как говорят в документации - а Seq), кажется хорошим компромиссом. Это также то, что показывают характеристики производительности .

Кроме того, Vectorкажется , что класс хорошо работает в распределенных средах без большого дублирования данных, потому что нет необходимости выполнять копирование при записи для всего объекта. (См .: http://akka.io/docs/akka/1.1.3/scala/stm.html#persistent-datastructures )


1
Так много всего, что нужно узнать ... Что означает вектор как Seq по умолчанию? Если я пишу Seq (1, 2, 3), я получаю List [Int], а не Vector [Int].
Дункан МакГрегор

2
Если у вас есть произвольный доступ, используйте IndexedSeq. Что тоже Vector, но это другое дело.
Даниэль С. Собрал

@DuncanMcGregor: Вектор по умолчанию, IndexedSeqкоторый реализует Seq. Seq(1, 2, 3)это LinearSeqкоторый реализован с помощью List.
Патикрит

0

Если вы постоянно программируете и нуждаетесь в произвольном доступе, Seq - это то, что вам нужно (если только вы не хотите использовать Set, который вы часто делаете). В противном случае список работает хорошо, за исключением того, что его операции нельзя распараллелить.

Если вам не нужны неизменяемые структуры данных, используйте ArrayBuffer, поскольку это Scala-эквивалент ArrayList.


Я придерживаюсь области неизменных, постоянных коллекций. Я хочу сказать, что даже если мне не нужен произвольный доступ, эффективно ли Vector заменил List?
Дункан МакГрегор

2
Зависит немного от варианта использования. Векторы более сбалансированы. Итерация быстрее, чем список, и произвольный доступ намного быстрее. Обновления происходят медленнее, поскольку это не просто добавление в список, если это не массовое обновление из фолда, которое может быть выполнено с помощью компоновщика. Тем не менее, я думаю, что Vector - лучший выбор по умолчанию, поскольку он очень универсален.
Джошуа Хартман

Это, я думаю, доходит до сути моего вопроса - Векторы настолько хороши, что мы также можем использовать их там, где примеры обычно показывают List.
Дункан МакГрегор
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.