Сравнение производительности структур данных в Delphi для хранения и обработки больших объемов данных `TAtom`

Delphi , Синтаксис , Массивы

Сравнение производительности структур данных в Delphi для хранения и обработки больших объемов данных TAtom

Вопрос, поднятый пользователем, касается сравнения производительности различных структур данных в Delphi для хранения и обработки больших объемов данных типа TAtom. В частности, рассматриваются такие структуры, как TList, TObjectList и динамические массивы (array of TAtom). Пользователь выражает заинтересованность в возможности добавления, вставки и удаления экземпляров TAtom во время выполнения программы, что требует пересмотра текущего подхода к хранению данных.

Обзор проблемы

Пользователь работает с классом TAtom, содержащим числовые поля X, Y, Z и другие переменные. Данные экземпляры TAtom хранятся в динамическом массиве и используются для выполнения математических операций с плавающей точкой более 30 раз в секунду. По мере необходимости, пользователь хочет добавлять, вставлять и удалять экземпляры TAtom во время выполнения программы. В качестве возможных решений рассматриваются:

1. Использование большого массива.
2. Оставаться на динамическом массиве с ручным изменением размера.
3. Переключение на TList.
4. Переключение на TObjectList.

Пользователь стремится избежать первого варианта, так как это потребует значительного изменения функциональных подписей. Второй вариант также кажется не лучшим, так как TList и TObjectList кажутся предназначенными для таких задач. Однако, из-за необходимости приведения типов при использовании TList и TObjectList, пользователь интересуется возможным падением производительности. Также пользователь задается вопросом о различиях в производительности между TList и TObjectList.

Подход к решению

Поскольку TObjectList является прямым потомком TList, их производительность будет очень близка. Если рассматривать обобщенные версии TList и TObjectList, то они реализованы с использованием динамических массивов, и любые различия в производительности будут незначительными.

Для старых версий TList и TObjectList, необходимо сравнивать только TList с эквивалентом динамического массива, так как TObjectList наследует все характеристики производительности от TList. TList использует блок памяти, выделенный с помощью ReallocMem, что аналогично внутреннему поведению динамического массива, следовательно, значительных различий в производительности не должно быть.

Рекомендации и альтернативные подходы

Эксперты в комментариях рекомендуют измерить время добавления, вставки и удаления тысяч экземпляров TAtom с использованием всех четырех методов, чтобы принять взвешенное решение. Также упоминается, что динамические массивы постоянно перевыделяются, в отличие от TList и TObjectList, которые не подвергаются этому.

В качестве альтернативы, рассмотрение использования записей вместо классов может улучшить производительность за счет уменьшения затрат на выделение памяти и инициализацию. Использование предварительно выделенного массива записей может быть быстрее, чем использование отдельных экземпляров классов, и лучше подойдет для кэша CPU.

Подтвержденный ответ

Использование Generics.Collections.TObjectList<TAtom> должно обеспечить хорошую производительность для описанного пользователем использования. Вставка будет более ресурсоемкой, чем добавление в конец списка, так как потребуется сдвиг элементов после точки вставки.

При правильном кодировании динамические массивы будут эквивалентны TList-подобным классам. Важно избегать использования SetLength(A, Length(A)+1) и применять стратегию предварительного выделения памяти большими блоками, как это реализовано в контейнерах, предоставляемых Delphi.

Заключение

Для оптимизации производительности и минимизации фрагментации памяти можно использовать обертку TDynArray, которая предоставляет методы, аналогичные TList, и дополнительные удобные функции.

При выборе структуры данных для хранения больших объемов данных типа TAtom, важно учитывать частоту чтения/обновления данных и необходимость доступа к элементам по индексу. Если обновления происходят часто, лучше использовать оптимизированные реализации из стандартной библиотеки. В противном случае, динамические массивы могут быть предпочтительнее.

Пример кода

type
  TAtom = record
    ElementZ: Integer;
    X, Y, Z: Extended;
    // другие переменные
  end;
  TAtoms = array of TAtom;

var
  Atoms: TDynArray;
begin
  Atoms.Init(TypeInfo(TAtoms), @AtomsArray, @AtomsCount);
  Atoms.Capacity := 10000; // предварительное выделение памяти
  // Добавление элементов
  Atoms.Add(//...);
  // Удаление и вставка элементов
  Atoms.Delete(500);
  Atoms.Insert(500, //...);
  // Сортировка массива
  Atoms.Sort;
  // Другие операции
  Atoms.SaveToStream(aStream);
  Atoms.Reverse;
  Atoms.Clear;
end;

Использование TDynArray позволяет использовать методы, аналогичные TList, но с предварительным выделением памяти и улучшенной производительностью при работе с большими объемами данных.

Создано по материалам из источника по ссылке.

Пользователь рассматривает сравнение производительности различных структур данных в Delphi для эффективного хранения и обработки больших объемов данных типа `TAtom`.

Комментарии и вопросы

Получайте свежие новости и обновления по Object Pascal, Delphi и Lazarus прямо в свой смартфон. Подпишитесь на наш Telegram-канал delphi_kansoftware и будьте в курсе последних тенденций в разработке под Linux, Windows, Android и iOS

:: Главная :: Массивы ::