他の回答では、listアプローチのみがO（1）の追加をもたらしますが、結果は深くネストされたリスト構造になり、プレーンな単一のリストにはなりません。私は以下のデータ構造を使用しましたが、それらはO（1）（償却済み）の追加をサポートしており、結果をプレーンリストに変換して戻すことができます。
expandingList <- function(capacity = 10) {
buffer <- vector('list', capacity)
length <- 0
methods <- list()
methods$double.size <- function() {
buffer <<- c(buffer, vector('list', capacity))
capacity <<- capacity * 2
}
methods$add <- function(val) {
if(length == capacity) {
methods$double.size()
}
length <<- length + 1
buffer[[length]] <<- val
}
methods$as.list <- function() {
b <- buffer[0:length]
return(b)
}
methods
}
そして
linkedList <- function() {
head <- list(0)
length <- 0
methods <- list()
methods$add <- function(val) {
length <<- length + 1
head <<- list(head, val)
}
methods$as.list <- function() {
b <- vector('list', length)
h <- head
for(i in length:1) {
b[[i]] <- head[[2]]
head <- head[[1]]
}
return(b)
}
methods
}
次のように使用します。
> l <- expandingList()
> l$add("hello")
> l$add("world")
> l$add(101)
> l$as.list()
[[1]]
[1] "hello"
[[2]]
[1] "world"
[[3]]
[1] 101
これらのソリューションは、それ自体でリスト関連の操作をサポートする完全なオブジェクトに拡張できますが、それは読者の課題として残ります。
名前付きリストの別のバリアント：
namedExpandingList <- function(capacity = 10) {
buffer <- vector('list', capacity)
names <- character(capacity)
length <- 0
methods <- list()
methods$double.size <- function() {
buffer <<- c(buffer, vector('list', capacity))
names <<- c(names, character(capacity))
capacity <<- capacity * 2
}
methods$add <- function(name, val) {
if(length == capacity) {
methods$double.size()
}
length <<- length + 1
buffer[[length]] <<- val
names[length] <<- name
}
methods$as.list <- function() {
b <- buffer[0:length]
names(b) <- names[0:length]
return(b)
}
methods
}
ベンチマーク
@phonetaggerのコード（@Cron Arconisのコードに基づく）を使用したパフォーマンスの比較。aも追加better_env_as_containerしenv_as_container_、少し変更しました。オリジナルenv_as_container_は壊れていて、実際にはすべての数値を格納していません。
library(microbenchmark)
lPtrAppend <- function(lstptr, lab, obj) {lstptr[[deparse(lab)]] <- obj}
### Store list inside new environment
envAppendList <- function(lstptr, obj) {lstptr$list[[length(lstptr$list)+1]] <- obj}
env2list <- function(env, len) {
l <- vector('list', len)
for (i in 1:len) {
l[[i]] <- env[[as.character(i)]]
}
l
}
envl2list <- function(env, len) {
l <- vector('list', len)
for (i in 1:len) {
l[[i]] <- env[[paste(as.character(i), 'L', sep='')]]
}
l
}
runBenchmark <- function(n) {
microbenchmark(times = 5,
env_with_list_ = {
listptr <- new.env(parent=globalenv())
listptr$list <- NULL
for(i in 1:n) {envAppendList(listptr, i)}
listptr$list
},
c_ = {
a <- list(0)
for(i in 1:n) {a = c(a, list(i))}
},
list_ = {
a <- list(0)
for(i in 1:n) {a <- list(a, list(i))}
},
by_index = {
a <- list(0)
for(i in 1:n) {a[length(a) + 1] <- i}
a
},
append_ = {
a <- list(0)
for(i in 1:n) {a <- append(a, i)}
a
},
env_as_container_ = {
listptr <- new.env(hash=TRUE, parent=globalenv())
for(i in 1:n) {lPtrAppend(listptr, i, i)}
envl2list(listptr, n)
},
better_env_as_container = {
env <- new.env(hash=TRUE, parent=globalenv())
for(i in 1:n) env[[as.character(i)]] <- i
env2list(env, n)
},
linkedList = {
a <- linkedList()
for(i in 1:n) { a$add(i) }
a$as.list()
},
inlineLinkedList = {
a <- list()
for(i in 1:n) { a <- list(a, i) }
b <- vector('list', n)
head <- a
for(i in n:1) {
b[[i]] <- head[[2]]
head <- head[[1]]
}
},
expandingList = {
a <- expandingList()
for(i in 1:n) { a$add(i) }
a$as.list()
},
inlineExpandingList = {
l <- vector('list', 10)
cap <- 10
len <- 0
for(i in 1:n) {
if(len == cap) {
l <- c(l, vector('list', cap))
cap <- cap*2
}
len <- len + 1
l[[len]] <- i
}
l[1:len]
}
)
}
# We need to repeatedly add an element to a list. With normal list concatenation
# or element setting this would lead to a large number of memory copies and a
# quadratic runtime. To prevent that, this function implements a bare bones
# expanding array, in which list appends are (amortized) constant time.
expandingList <- function(capacity = 10) {
buffer <- vector('list', capacity)
length <- 0
methods <- list()
methods$double.size <- function() {
buffer <<- c(buffer, vector('list', capacity))
capacity <<- capacity * 2
}
methods$add <- function(val) {
if(length == capacity) {
methods$double.size()
}
length <<- length + 1
buffer[[length]] <<- val
}
methods$as.list <- function() {
b <- buffer[0:length]
return(b)
}
methods
}
linkedList <- function() {
head <- list(0)
length <- 0
methods <- list()
methods$add <- function(val) {
length <<- length + 1
head <<- list(head, val)
}
methods$as.list <- function() {
b <- vector('list', length)
h <- head
for(i in length:1) {
b[[i]] <- head[[2]]
head <- head[[1]]
}
return(b)
}
methods
}
# We need to repeatedly add an element to a list. With normal list concatenation
# or element setting this would lead to a large number of memory copies and a
# quadratic runtime. To prevent that, this function implements a bare bones
# expanding array, in which list appends are (amortized) constant time.
namedExpandingList <- function(capacity = 10) {
buffer <- vector('list', capacity)
names <- character(capacity)
length <- 0
methods <- list()
methods$double.size <- function() {
buffer <<- c(buffer, vector('list', capacity))
names <<- c(names, character(capacity))
capacity <<- capacity * 2
}
methods$add <- function(name, val) {
if(length == capacity) {
methods$double.size()
}
length <<- length + 1
buffer[[length]] <<- val
names[length] <<- name
}
methods$as.list <- function() {
b <- buffer[0:length]
names(b) <- names[0:length]
return(b)
}
methods
}
結果：
> runBenchmark(1000)
Unit: microseconds
expr min lq mean median uq max neval
env_with_list_ 3128.291 3161.675 4466.726 3361.837 3362.885 9318.943 5
c_ 3308.130 3465.830 6687.985 8578.913 8627.802 9459.252 5
list_ 329.508 343.615 389.724 370.504 449.494 455.499 5
by_index 3076.679 3256.588 5480.571 3395.919 8209.738 9463.931 5
append_ 4292.321 4562.184 7911.882 10156.957 10202.773 10345.177 5
env_as_container_ 24471.511 24795.849 25541.103 25486.362 26440.591 26511.200 5
better_env_as_container 7671.338 7986.597 8118.163 8153.726 8335.659 8443.493 5
linkedList 1700.754 1755.439 1829.442 1804.746 1898.752 1987.518 5
inlineLinkedList 1109.764 1115.352 1163.751 1115.631 1206.843 1271.166 5
expandingList 1422.440 1439.970 1486.288 1519.728 1524.268 1525.036 5
inlineExpandingList 942.916 973.366 1002.461 1012.197 1017.784 1066.044 5
> runBenchmark(10000)
Unit: milliseconds
expr min lq mean median uq max neval
env_with_list_ 357.760419 360.277117 433.810432 411.144799 479.090688 560.779139 5
c_ 685.477809 734.055635 761.689936 745.957553 778.330873 864.627811 5
list_ 3.257356 3.454166 3.505653 3.524216 3.551454 3.741071 5
by_index 445.977967 454.321797 515.453906 483.313516 560.374763 633.281485 5
append_ 610.777866 629.547539 681.145751 640.936898 760.570326 763.896124 5
env_as_container_ 281.025606 290.028380 303.885130 308.594676 314.972570 324.804419 5
better_env_as_container 83.944855 86.927458 90.098644 91.335853 92.459026 95.826030 5
linkedList 19.612576 24.032285 24.229808 25.461429 25.819151 26.223597 5
inlineLinkedList 11.126970 11.768524 12.216284 12.063529 12.392199 13.730200 5
expandingList 14.735483 15.854536 15.764204 16.073485 16.075789 16.081726 5
inlineExpandingList 10.618393 11.179351 13.275107 12.391780 14.747914 17.438096 5
> runBenchmark(20000)
Unit: milliseconds
expr min lq mean median uq max neval
env_with_list_ 1723.899913 1915.003237 1921.23955 1938.734718 1951.649113 2076.910767 5
c_ 2759.769353 2768.992334 2810.40023 2820.129738 2832.350269 2870.759474 5
list_ 6.112919 6.399964 6.63974 6.453252 6.910916 7.321647 5
by_index 2163.585192 2194.892470 2292.61011 2209.889015 2436.620081 2458.063801 5
append_ 2832.504964 2872.559609 2983.17666 2992.634568 3004.625953 3213.558197 5
env_as_container_ 573.386166 588.448990 602.48829 597.645221 610.048314 642.912752 5
better_env_as_container 154.180531 175.254307 180.26689 177.027204 188.642219 206.230191 5
linkedList 38.401105 47.514506 46.61419 47.525192 48.677209 50.952958 5
inlineLinkedList 25.172429 26.326681 32.33312 34.403442 34.469930 41.293126 5
expandingList 30.776072 30.970438 34.45491 31.752790 38.062728 40.712542 5
inlineExpandingList 21.309278 22.709159 24.64656 24.290694 25.764816 29.158849 5
私が追加したlinkedListとexpandingListし、両方のインライン化バージョン。これinlinedLinkedListは基本的にのコピーですlist_が、ネストされた構造をプレーンリストに変換します。それ以上に、インラインバージョンと非インラインバージョンの違いは、関数呼び出しのオーバーヘッドによるものです。
のすべてのバリアントexpandingListとlinkedListO（1）追加パフォーマンスを示し、追加されたアイテムの数に比例してベンチマーク時間スケーリングを行います。linkedListはより遅くexpandingList、関数呼び出しのオーバーヘッドも表示されます。したがって、得ることができるすべての速度が本当に必要な場合（およびRコードにこだわりたい場合）は、インラインバージョンのを使用してくださいexpandingList。
私はまた、RのC実装を確認しました。どちらのアプローチも、メモリが不足するまで、任意のサイズでO（1）を追加する必要があります。
私も変更env_as_container_しました。元のバージョンはすべてのアイテムをインデックス「i」の下に保存し、以前に追加されたアイテムを上書きします。better_env_as_container私が追加したが非常によく似ているenv_as_container_が、なしのdeparseもの。どちらもO（1）パフォーマンスを示しますが、リンク/拡張リストよりもかなり大きなオーバーヘッドがあります。
メモリのオーバーヘッド
CRの実装では、割り当てられたオブジェクトごとに4ワードと2整数のオーバーヘッドがあります。このlinkedListアプローチは、追加ごとに長さ2のリストを1つ割り当て、64ビットコンピューターで追加アイテムごとに合計（4 * 8 + 4 + 4 + 2 * 8 =）56バイト（メモリ割り当てオーバーヘッドを除くため、おそらく64に近い）バイト）。このexpandingListアプローチでは、追加されたアイテムごとに1ワードと、ベクターの長さを2倍にしたときにコピーが使用されるため、合計メモリ使用量はアイテムごとに最大16バイトになります。メモリはすべて1つまたは2つのオブジェクト内にあるため、オブジェクトごとのオーバーヘッドはわずかです。envメモリ使用量については詳しく調べていませんが、に近いと思いますlinkedList。