一维或二维数组：哪个更适合表示 2D 数据？

简介

动态数组通常用于表示二维 (2D) 数据，例如具有 x 轴和 y 轴的字段。这就提出了一个问题：一维数组还是二维数组方法更好。

一维数组

一维数组使用单个线性内存块来存储元素。元素访问是根据数组的大小和所需的索引 (y x * n) 计算的。此方法比 2D 数组更快，特别是对于密集矩阵，因为它提供了更好的内存局部性并减少了开销。

2D 数组

2D 数组为每行和列分配单独的内存块，创建更直观的 2D 结构表示。使用数组索引 (x, y) 访问元素非常简单。但是，这种方法可能会因缓存未命中和内存消耗增加而导致性能下降。

关键注意事项

1.速度：

• 一维数组通常提供更好的内存局部性和更少的开销，从而实现更快的访问。
• 由于内存脱节导致重复的缓存未命中，二维数组可能会变慢分配。

2.内存消耗：

• 1D 数组比 2D 数组消耗更少的内存，因为它们不需要额外的指针或内存管理结构。
• 2D 数组由于使用而引入内存开销存储行和列的指针。

3.其他因素：

• 稀疏矩阵（主要包含零）可能受益于一维数组，以避免分配未使用的空间。
• 不规则形状的矩阵，其中行具有不同数量的列，需要二维数组才能正确

建议

基于这些考虑，对于简单、密集的二维矩阵，一维数组通常是首选，特别是在性能至关重要的情况下。二维数组可能更适合稀疏或不规则形状的矩阵，其中内存效率并不那么重要。

特定情况可能会导致此建议的例外情况：

• 大型稀疏矩阵：使用一维可以更好地表示稀疏矩阵数组以避免在未使用的元素上浪费内存。
• 基于向量的实现：一些库，例如 Eigen，使用优化的基于向量的实现，可以提供高效的 2D 数组操作。

其他资源

• [堆栈溢出讨论](https://stackoverflow.com/questions/778281/1d-or-2d-array-which-is-better)
• [C 和 C 中的矩阵数据结构](https://www .geeksforgeeks.org/data-structs-representing-matrices-in-c-and-cpp/)

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