数组作为 switch case 的替代品的性能

Question

通常，在我在学校遇到的问题中，有些问题希望我们使用 switch cases。虽然为了更短的代码，我总是使用数组作为这种问题的替代方法。

因此，使用 Switch-Statement 的解决方案如下所示：

String day;
int dayNum = n%7; //n is an input

switch(dayNum){

    case 0:
        day = "Sunday";
        break;
    case 1:
        day = "Monday";
        break;
    case 2:
        day = "Tuesday";
        break;
    case 3:
        day = "Wednesday";
        break;
    case 4:
        day = "Thursday";
        break;
    case 5:
        day = "Friday";
        break;
    case 6:
        day = "Saturday";
        break;
}

System.out.println("Today is " + day);

用数组替代的解决方案如下所示：

int dayNum = n%7; //n is an input
String[] day = {"Sunday", "Monday", "Tuesday", "Wednesday", "Thursday", "Friday", "Saturday"};

System.out.println("Today is " + day[dayNum]);

第二个例子是我通常喜欢使用的那种代码。

我想问的是，这两种解决方案在内存和时间复杂度方面有何不同？

Answer 1

你写的代码只是开关使用不当。

当满足其中一项（或最好同时满足两项）时，开关就很棒：

您触发的值不是连续的（即 case 384:，然后是 case 30491:，等等。简单的例子是为某个命令打开字符串时。
您要做的是一堆代码（相对于返回单个结果，如此处所示）。

尽管如此，您还以相当复杂的方式编写了 case 块。如果你有一个单独的方法，你可以写：

switch (foo) {
  case 0: return "Sunday";
  case 1: return "Monday";
}

还有（new in..java14？），你也可以这么写：

String dayName = switch(foo) {
  case 0 -> "Sunday";
  case 1 -> "Monday";
  default -> throw new IllegalArgumentException("Unknown day");
};

最后，这段代码不应该存在。因为 java.time.DayOfWeek 已经存在。你彻底重新发明了轮子。

性能

当谈论 7 个元素时，它并不重要。其他因素占主导地位，就这么简单。

作为一般原则（直到数百甚至数千，见脚注！），你的基于数组的代码在你写的时候是线性的原因是唯一因为 java 不会（目前；未来的 java 更改正在进行中，可能会改变这一点）意识到 'makes' 带有日期名称的字符串数组可以执行一次JVM 引导的生命周期，再也不会；换句话说，这段代码在幕后编译为创建一个具有 7 个槽的新字符串数组，然后将 7 个常量分配给槽（这些常量是对字符串的引用，是计算“每个 VM 生命周期一次”）。

如果将该数组移动到静态字段中，那将消失，并且它们都是 O(1) 性能（相同 'speed' 无论您有 7 天还是 700 万天），因为它们两者都只进行一次查找。没有循环。

重要性能脚注：计算机非常复杂，并且什么都没有就像冯·诺依曼模型。因此，根据常识预测代码的性能通常会使您大错特错。因此，需要牢记 3 条重要规则：

按照全世界的程序员 java 编写代码的方式编写代码，并保持灵活性。如果出现性能问题，您可能需要更改应用的相关部分。如果您的代码灵活，这会更容易。 你读到的大多数关于性能的经验法则都会降低你的代码的灵活性，因此很糟糕！ - 此外，JVM 优化代码，并且基本上通过成为一个巨大的模式匹配机器来做到这一点，检测它知道如何运行的模式。制作此模式匹配优化机器的程序员倾向于编写 java 代码中常用的模式。因此，惯用的 java 代码在实践中往往很快。
没有人可以只看代码就知道它在现实生活中的表现如何，因为它太复杂了。不要相信我的话；编写 VM 的工程师一直都这么说。如果他们想不通，你就没有任何机会。因此，在考虑让代码性能想法决定您编写代码的方式之前，需要分析器报告或 JMH 计时结果。请参阅上面的规则：没有这个，最好、最快的代码就是最干净、最灵活、最易于阅读的代码。
唯一的例外是算法复杂性（大 O 表示法）。这是一个复杂的主题（通常是大学水平的信息学和非常重的数学），远远超出了 SO 的答案，但如果您想深入研究，可以找到大量的在线资源。但请注意，大 O 因素通常不会在您获得大量数据之前，请开始控制。例如，在这种情况下，从技术上讲，您的基于数组的代码是 O(n)（因为您在代码中创建数组，每次运行它），而开关是 O(1)，但是鉴于这里的 n 是 7，那是无关紧要的。在您获得数百个项目之前，它可能不会变得相关。

数组作为 switch case 的替代品的性能

Performance of arrays as alternative to switch cases

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性能