38.数据结构选择优化

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发布时间 : 2026-02-03 21:46

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38.性能优化-CPU-脚本-数据结构选择
1. 38.1 知识点
  1. 数据结构选择
  2. 更多数据结构选择
2. 38.2 知识点代码
  1. Lesson38_性能优化_CPU_脚本_数据结构选择.cs

38.性能优化-CPU-脚本-数据结构选择

38.1 知识点

数据结构选择

数据结构选择是指在 Unity 脚本中用合适的数据结构来装载数据。常用的 List 和 Dictionary 各有优劣，应按场景选用。

List<T>：

查找时间复杂度 O(n)（按索引访问为 O(1)）。
存储结构连续，遍历时缓存友好。

Dictionary<TKey, TValue>：

查找时间复杂度 O(1)（按 key）。
存储结构不连续，依赖哈希表。

选择建议：

经常遍历、中间插入较少：用 List，顺序访问快、内存局部性好。
经常按键查找：用 Dictionary，避免线性查找。

示例：

using System.Collections.Generic;

// 需要频繁遍历、顺序处理时用 List
List<Enemy> enemyList = new List<Enemy>();
foreach (Enemy enemy in enemyList)
{
    enemy.UpdateLogic();
}

// 需要按 ID 等键快速查找时用 Dictionary
Dictionary<int, Player> playerDictionary = new Dictionary<int, Player>();
if (playerDictionary.TryGetValue(playerId, out Player player))
{
    player.ApplyDamage(amount);
}

更多数据结构选择

除 List 和 Dictionary 外，下列结构在特定场景下更合适。

HashSet<T>

时间复杂度：查找 / 添加 / 删除均为 O(1)，内部为哈希表。
使用场景：只关心“是否存在”、不需要顺序、也不需要键值对，例如当前激活的敌人集合、已处理对象集合。

using System.Collections.Generic;

// 只关心“是否已包含”，不关心顺序
HashSet<GameObject> activeEnemySet = new HashSet<GameObject>();
activeEnemySet.Add(enemy);
if (activeEnemySet.Contains(enemy)) { }
activeEnemySet.Remove(enemy);

Queue<T>

时间复杂度：入队、出队 O(1)。
使用场景：按顺序处理（先进先出），例如对象池中存放可复用对象。

using System.Collections.Generic;

// 对象池：从队头取、用完后从队尾放回
Queue<GameObject> poolQueue = new Queue<GameObject>();
poolQueue.Enqueue(instance);
GameObject next = poolQueue.Dequeue();

Stack<T>

时间复杂度：入栈、出栈 O(1)。
使用场景：先进后出，例如行为回退、状态回溯。

using System.Collections.Generic;

// 状态/行为回退
Stack<GameState> stateStack = new Stack<GameState>();
stateStack.Push(currentState);
GameState previous = stateStack.Pop();

LinkedList<T>

时间复杂度：在已知节点处插入、删除 O(1)，按值查找 O(n)。内存不连续，缓存命中率低，不推荐频繁整体遍历。
使用场景：需要频繁在中间插入、删除，且不依赖整体遍历性能时。

using System.Collections.Generic;

// 频繁在中间插入/删除，且已有节点引用时
LinkedList<Node> nodeList = new LinkedList<Node>();
LinkedListNode<Node> node = nodeList.Find(target);
if (node != null)
    nodeList.Remove(node);

SortedDictionary<TKey, TValue>、SortedList<TKey, TValue>

特点：按 Key 有序；插入、删除、查找 O(log n)，比 Dictionary 慢，但顺序稳定。
使用场景：需要按 Key 顺序遍历键值对，例如按时间调度的事件。

using System.Collections.Generic;

// 按时间键顺序处理事件
SortedDictionary<float, Action> scheduledEvents = new SortedDictionary<float, Action>();
foreach (KeyValuePair<float, Action> pair in scheduledEvents)
{
    if (pair.Key <= currentTime)
        pair.Value?.Invoke();
}

ConcurrentDictionary、ConcurrentQueue 等

特点：线程安全，内部带锁。
使用场景：Unity 主线程逻辑中一般用不到，适合多线程工具层、后台线程与主线程之间共享集合时使用。

38.2 知识点代码

Lesson38_性能优化_CPU_脚本_数据结构选择.cs

using UnityEngine;

public class Lesson38_性能优化_CPU_脚本_数据结构选择 : MonoBehaviour
{
    void Start()
    {
        #region 知识点一 数据结构选择

        /* 在 Unity 中用合适的数据结构装载数据。
         * List：查找 O(n)，连续存储，适合常遍历、中间插入少。
         * Dictionary：查找 O(1)，不连续存储，适合常按键查找。*/

        #endregion

        #region 知识点二 更多数据结构选择

        /* HashSet<T>：查找/添加/删除 O(1)，只关心存在性、无顺序时用。
         * Queue<T>：入队出队 O(1)，先进先出，如对象池。
         * Stack<T>：入栈出栈 O(1)，先进后出，如状态回退。
         * LinkedList<T>：中间插删 O(1)、查找 O(n)，不连续内存，少用于频繁遍历。
         * SortedDictionary/SortedList：按 Key 有序，操作 O(log n)，适合按序遍历键值对。
         * Concurrent*：线程安全，主线程逻辑一般不用，多线程工具层可用。*/

        #endregion
    }
}

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