滑动窗口：实现和性能（Java）

Question

我想实现一个非常简单的滑动窗口。 换句话说，我会有一些列表，其中的对象从该列表的右端插入并从左端删除。 在每次插入中，先前的对象被左移一个索引。 当列表被对象填充时，在每次从右端插入时，对象将从左端删除（并且前一个对象当然会像往常一样左移一个索引）。

我记得有一个LinkedList或一个ArrayDeque - 可能后者是一个更好的选择，因为据我所知，插入和从任一端移除是对ArrayDeque的持续努力O（1），但事实并非如此对于LinkedList。 是对的吗？

此外，我想问以下内容：当我插入一个新对象时，左移所有存储在滑动窗口中的所有对象对于具有100,000甚至1,000,000个对象的大型滑动窗口来说是处理密集型的，就像我的情况一样。 是否有其他数据结构可能在我的应用程序中表现更好？

注意：我使用术语“滑动窗口”来表示我想要实现的内容，也许还有一些其他术语可以更好地描述它，但我认为从上面的描述中我想要做的很清楚。

Answer 1

ArrayDeque做你想要的。 它不会移动元素。 它移动开始和结束的索引。 添加元素时，结束计数器会移动，当您删除元素时，启动计数器会移动。

ArrayDeque的一个优点是它可以使用更少的内存并创建垃圾。 在不利方面，它具有固定的最大尺寸。 LinkedList增长和缩小。

BTW如果你想要一个轻量级滑动窗口或一些值的平均值，指数加权移动平均值要便宜得多，因为你只需要记录两个值，即前一次和最后一次。

例如

double last = 0;
long lastTime = 0;
double halfLife = 60 * 1000; // 60 seconds for example.

public static double ewma(double sample, long time) {
    double alpha = Math.exp((lastTime - time) / halfLife);
    lastTime = time;
    return last = sample * alpha + last * (1 - alpha); 
}

或者你可以近似这个，以避免调用Math.exp

public static double ewma(double sample, long time) {
    long delay = time - lastTime
    double alpha = delay >= halfLife ? 1.0 : delta / halfLife;
    lastTime = time;
    return last = sample * alpha + last * (1 - alpha); 
}

这要快很多倍，而且间隔时间短得多。

Answer 2

你在谈论一个队列吗？ 看一下java.util.LinkedList实现 ，因为它实现了Queue接口。 LinkedList的推送和弹出复杂度也是O（1），但得到的是O（N）。

编辑：这是LinkedList的add方法的核心：

Link<ET> next = link.next;
Link<ET> newLink = new Link<ET>(object, link, next);
link.next = newLink;
next.previous = newLink;
link = newLink;
lastLink = null;
pos++;
expectedModCount++;
list.size++;
list.modCount++;