别再只用原生数组了：Swift中的变体数组才是王道

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2023-09-19 00:20:34

作为开发人员，我们经常使用数组来存储和管理数据。原生数组简单易用，但有时却无法满足我们的特定需求。这就是变体数组（variant array）登场的时候了。它提供了一种更灵活、更强大的方法来处理数组，尤其是在需要定制行为或优化的场景中。

变体数组的优势

变体数组的主要优势在于：

定制行为： 我们可以根据自己的需求自定义变体数组的行为，比如对特定操作进行优化或实现特殊功能。
性能优化： 对于某些操作（例如查找或插入），变体数组可以通过针对特定使用模式进行优化来提高性能。
尺寸控制： 我们可以控制变体数组的大小，从而避免内存浪费并优化内存使用。
多维数组： 变体数组可以轻松表示多维数组，从而简化处理复杂数据的过程。

何时使用变体数组

变体数组特别适合以下情况：

需要高性能： 对于需要频繁执行特定操作（例如查找或插入）的应用。
需要定制行为： 当我们需要数组具有特定行为或功能时。
需要多维数组： 当我们需要表示多维数据结构时。
需要控制内存使用： 当内存资源有限且需要避免浪费时。

Swift 中的变体数组

Swift 提供了 ArraySlice、ContiguousArray 和 UnsafeMutableBufferPointer 等变体数组类型。

ArraySlice：一个数组的连续子范围，可高效执行某些操作，例如遍历和切片。
ContiguousArray：一个值类型的连续数组，在某些操作上比原生数组更有效率。
UnsafeMutableBufferPointer：一个指向连续内存块的指针，允许直接访问和修改内存。

用例示例

定制行为： 我们可以创建一个变体数组，它在插入新元素时自动将其排序：

struct SortedArray<T: Comparable> {
    private var storage: [T] = []

    mutating func insert(_ element: T) {
        var index = storage.startIndex
        while index < storage.endIndex && element > storage[index] {
            index += 1
        }
        storage.insert(element, at: index)
    }
}

性能优化： 我们可以创建一个变体数组，它针对二分查找操作进行优化：

struct BinarySearchableArray<T: Comparable> {
    private var storage: [T] = []

    mutating func insert(_ element: T) {
        storage.insert(element, at: binarySearch(element))
    }

    private func binarySearch(_ element: T) -> Int {
        var low = storage.startIndex
        var high = storage.endIndex - 1

        while low <= high {
            let mid = (low + high) / 2
            if storage[mid] == element {
                return mid
            } else if storage[mid] < element {
                low = mid + 1
            } else {
                high = mid - 1
            }
        }

        return low
    }
}