1D 配列と 2D 配列: 2D データを表現するにはどちらが適していますか?

はじめに

動的配列は、x 軸と y 軸を持つフィールドなどの 2 次元 (2D) データを表すためによく使用されます。このため、1D 配列アプローチと 2D 配列アプローチのどちらが優れているのかという疑問が生じます。

1D 配列

1D 配列は、要素を格納するために単一の線形メモリ ブロックを使用します。要素へのアクセスは、配列のサイズと必要なインデックス (y x * n) に基づいて計算されます。この方法は、メモリの局所性が向上し、オーバーヘッドが削減されるため、特に密行列の場合、2D 配列よりも高速になります。

2D 配列

2D 配列は、行と列ごとに個別のメモリ ブロックを割り当てます。 2D 構造のより直感的な表現を作成します。要素へのアクセスは、配列インデックス (x, y) を使用することで簡単に行えます。ただし、このアプローチでは、キャッシュ ミスやメモリ消費量の増加によりパフォーマンスが低下する可能性があります。

重要な考慮事項

1.速度:

• 1D 配列は通常、メモリの局所性が高く、オーバーヘッドが少ないため、アクセスが高速になります。
• 2D 配列は、メモリの結合が解除されてキャッシュ ミスが繰り返されるため、遅くなる可能性があります。割り当て。

2.メモリ消費量:

• 1D 配列は、追加のポインターやメモリ管理構造体を必要としないため、2D 配列よりもメモリ消費量が少なくなります。
• 2D 配列では、使用によりメモリ オーバーヘッドが発生します。行と列を格納するためのポインターのセット。

3.その他の要素:

• 疎行列 (ほとんどがゼロを含む) は、未使用領域の割り当てを避けるために 1D 配列の恩恵を受ける可能性があります。
• 行の列数が異なる不規則な形状の行列、適切にするには 2D 配列が必要です

推奨事項

これらの考慮事項に基づくと、単純で密な 2D 行列には、特にパフォーマンスが重要な場合、1D 配列が一般的に推奨されます。 2D 配列は、メモリ効率がそれほど重要ではない、疎な行列や不規則な形状の行列に適している可能性があります。

特定の状況では、この推奨事項の例外が正当化される場合があります。

• 大規模な疎行列: 疎行列は、次を使用してより適切に表現できる場合があります。未使用の要素でのメモリの浪費を避けるための 1D 配列。
• ベクトルベースの実装: Eigen などの一部のライブラリは、効率的な 2D 配列操作を提供できる最適化されたベクトルベースの実装を使用します。

追加リソース

• [スタック オーバーフロー]ディスカッション](https://stackoverflow.com/questions/778281/1d-or-2d-array-どっちが良いか)
• [C および C の行列データ構造](https://www .geeksforgeeks.org/data- Structures-representing-matrices-in-c-and-cpp/)

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