Arc.Collection
Arc.Collectionは各種コレクションを実装した高速なC#ライブラリーです。
本家はGitHub archi-Doc/Arc.Collection にあります。
コレクション
説明
UnorderedList<T> (List<T>と同等)
Indexアクセスが可能な、オブジェクトのリスト。
UnorderedLinkedList<T>(LinkedList<T>と同等)
双方向リストで、Node による操作が可能です。
OrderedList<T>
ソート済みでIndexアクセスが可能な、オブジェクトのリスト。IComparable<T> または IComparer<T> が必要。
OrderedKeyValueList<TKey, TValue> (SortedList<TKey,TValue>)
ソート済みでIndexアクセスが可能な、Key/Valueのリスト。IComparable<TKey> または IComparer<TKey> が必要。
OrderedMap<TKey, TValue>(SortedDictionary<TKey, TValue>)
Keyでソート済み（Red-Black Tree）のKey/Value コレクション。 SortedDictionary<TKey, TValue> との違いは、Nodeアクセスが可能なこと、TKeyがnullも可ということです。IComparable<TKey> または IComparer<TKey> が必要。
OrderedSet<T>(SortedSet<T>)
ソート済み（Red-Black Tree）のコレクション。 OrderedSet<T> は OrderedMap<TKey, TValue> のサブセットで、実際は OrderedMap<T, int> です（TValue は int で、使用されません)。
OrderedMultiMap<TKey, TValue>
Keyでソート済み（Red-Black Tree）のKey/Value コレクション。 重複キーを使用可能です。
OrderedMultiSet<T>
ソート済み（Red-Black Tree）のコレクション。重複オブジェクトも可。
UnorderedMap<TKey, TValue>(Dictionary<TKey, TValue>)
Hash tableで管理されるKey/Value コレクション。UnorderedMap<TKey, TValue> は Dictionary<TKey, TValue> より少し遅いですが、UnorderedMap<TKey, TValue> はNode index操作が可能で、TKeyがnullも可です。
UnorderedSet<T>
UnorderedMap<TKey, TValue> のサブセットで、実際は UnorderedMap<T, int> です（TValue は int で、使用されません)。
UnorderedMultiMap<TKey, TValue>
Hash tableで管理されるKey/Value コレクション。重複キーを使用可能です。
UnorderedMultiSet<T>
UnorderedMap<TKey, TValue> のサブセットで、実際は UnorderedMap<T, int> です（TValue は int で、使用されません)。
フツーにジェネリックコレクションがあるのに・・・
車輪の再発明と言うほかありませんが、CrossLink に必要だったため作ってしまいました。実装作業は結構楽しかった。
Quick Start
Package Manager Consoleでインストールします。
Install-Package Arc.Collection
サンプルコード。フツーのコレクションと同じノリで使用できます。
using Arc.Collection;
var array = new int[] { 2, 1, 3, };
var os = new OrderedSet<int>(array);
ConsoleWriteIEnumerable("Array:", array); // 2, 1, 3
ConsoleWriteIEnumerable("OrderedSet:", os); // 1, 2, 3
Console.WriteLine("Add 4, 0");
os.Add(4);
os.Add(0);
ConsoleWriteIEnumerable("OrderedSet:", os); // 0, 1, 2, 3, 4
static void ConsoleWriteIEnumerable<T>(string header, IEnumerable<T> e)
{
Console.WriteLine(string.Format("{0,-12}", header) + string.Join(", ", e));
}
Performance
OrderedSet<T> は SortedSet<T> と同様に、データ構造に赤黒木を使用しています。違いは、OrderedSet<T> は内部的に親ノードへのリンクを持つこと、そしてノードアクセスが可能なことです。
SortedSet<T> より高速に動作します。フツーに使っても速いし、Nodeを使ったアクセスは断然速いです。
Reference: System.Collections.Generic.SortedSet<T>
Method
Length
Mean
Error
StdDev
Median
Gen 0
Allocated
NewAndAdd_SortedSet
100
4,160.11 ns
16.214 ns
22.730 ns
4,157.33 ns
1.0223
4288 B
NewAndAdd_OrderedSet
100
3,384.44 ns
8.101 ns
12.126 ns
3,384.49 ns
1.4381
6024 B
NewAndAdd2_SortedSet
100
8,709.41 ns
151.310 ns
221.788 ns
8,551.29 ns
1.8463
7776 B
NewAndAdd2_OrderedSet
100
8,042.45 ns
53.162 ns
79.570 ns
8,043.79 ns
2.0599
8664 B
AddRemove_SortedSet
100
422.21 ns
0.637 ns
0.934 ns
421.94 ns
0.0381
160 B
AddRemove_OrderedSet
100
172.03 ns
0.423 ns
0.593 ns
171.93 ns
0.0534
224 B
AddRemoveNode_OrderedSet
100
128.04 ns
0.327 ns
0.469 ns
127.89 ns
0.0534
224 B
AddRemoveReuse_OrderedSet
100
118.24 ns
0.239 ns
0.335 ns
118.13 ns
-
-
AddRemoveReplace_OrderedSet
100
11.76 ns
0.211 ns
0.289 ns
11.54 ns
-
-
Enumerate_SortedSet
100
1,664.30 ns
17.294 ns
25.349 ns
1,682.97 ns
0.0401
168 B
Enumerate_OrderedSet
100
1,218.03 ns
4.344 ns
6.230 ns
1,219.51 ns
0.0114
48 B
Collections
各コレクションの特徴です。うまく使い分けてください。
Name
Structure
Access
Add
Remove
Search
Sort
Enum.
UnorderedList<T>
Array
Index
O(1)
O(n)
O(n)
O(n log n)
O(1)
UnorderedLinkedList<T>
Linked list
Node
O(1)
O(1)
O(n)
O(n log n)
O(1)
OrderedList<T>
Array
Index
O(n)
O(n)
O(log n)
Sorted
O(1)
OrderedKeyValueList<V>
Array
Index
O(n)
O(n)
O(log n)
Sorted
O(1)
OrderedMap<K, V>
RB Tree
Node
O(log n)
O(log n)
O(log n)
Sorted
O(log n)
OrderedSet<T>
RB Tree
Node
O(log n)
O(log n)
O(log n)
Sorted
O(log n)
OrderedMultiMap<K, V>
RB Tree
Node
O(log n)
O(log n)
O(log n)
Sorted
O(log n)
OrderedMultiSet<T>
RB Tree
Node
O(log n)
O(log n)
O(log n)
Sorted
O(log n)
UnorderedMap<K, V>
Hash table
Node
O(1)
O(1)
O(1)
-
O(1)
UnorderedSet<T>
Hash table
Node
O(1)
O(1)
O(1)
-
O(1)
UnorderedMultiMap<K, V>
Hash table
Node
O(1)
O(1)
O(1)
-
O(1)
UnorderedMultiSet<T>
Hash table
Node
O(1)
O(1)
O(1)
-
O(1)
Ordered コレクションはオブジェクトをソートするため、IComparable<T> または IComparer<T> が必要です。
Hash tableを使用するコレクション（UnorderedMap<TKey, TValue>とか）は適切な IEquatable<T>/GetHashCode() または IEqualityComparer<T> が必要です。
Multi がついたコレクションは、重複キーを使用可能です。
OrderedMap<TKey, TValue> は赤黒木（Red-black trees）を使用し、OrderedKeyValueList<TKey, TValue> よりもほとんどのシチュエーションで高速です。絶対にIndexアクセスが必要な場面以外は、OrderedMap<TKey, TValue> の使用をお勧めします。
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