Satu penerokaan terkini mengenai konsep array telah mencetuskan perbincangan komuniti tentang mengapa bahasa pengaturcaraan moden terus bergelut dengan pelaksanaan array multidimensi sebenar, walaupun kepentingan asasnya dalam pengkomputeran saintifik dan analisis data.
Perbincangan tertumpu kepada jurang antara apa yang ditawarkan oleh bahasa pengaturcaraan hari ini dan apa yang sebenarnya diperlukan oleh pembangun untuk manipulasi data yang kompleks. Walaupun bahasa awal seperti FORTRAN memasukkan array multidimensi dari awal, banyak bahasa kontemporari gagal menyediakan keupayaan yang serupa.
Bahasa Moden Meleset Sasaran
Komuniti pengaturcaraan telah menyerlahkan satu pengabaian yang ketara dalam reka bentuk bahasa. Bahasa seperti Go dan Rust , walaupun seni bina moden mereka dan fokus kepada prestasi, tidak mempunyai sokongan asli untuk array multidimensi sebenar. Sebaliknya, mereka bergantung kepada arrays-of-arrays, yang tidak menjamin bahawa semua sub-array mempunyai panjang yang sama - keperluan penting untuk operasi matematik dan pengkomputeran saintifik.
Batasan ini menjadi masalah terutamanya apabila pembangun perlu melakukan operasi seperti transposisi matriks atau slicing sepanjang paksi yang berbeza. Perbincangan komuniti mendedahkan bahawa percubaan untuk menambah ciri-ciri ini sering terperangkap dalam butiran pelaksanaan yang kompleks, terutamanya sekitar operasi slicing.
Arrays-of-arrays: Struktur data di mana setiap elemen array adalah array itu sendiri, tetapi array dalaman boleh mempunyai panjang yang berbeza Slicing: Mengekstrak sebahagian daripada array, seperti mendapatkan semua elemen dari kedudukan 2 hingga 5
Bahasa Pengaturcaraan yang Menyokong Tatasusunan Multidimensi:
- FORTRAN: Tatasusunan multidimensi asli (bersejarah)
- Pascal: Jenis indeks tersuai dan julat
- Haskell: Pengindeksan tatasusunan fleksibel dengan jenis tersuai
- Julia: Julat integer tersuai untuk indeks tatasusunan
- Ada: Sebarang julat diskret (integer, aksara, enum)
Bahasa Pengaturcaraan yang Tidak Mempunyai Tatasusunan Multidimensi Sebenar:
- C/C++: Hanya tatasusunan-daripada-tatasusunan
- Go: Tiada sokongan tatasusunan multidimensi asli
- Rust: Pelaksanaan tatasusunan-daripada-tatasusunan
- Java: Tatasusunan-daripada-tatasusunan dengan panjang berubah-ubah
Masalah Trade-off Prestasi
Ahli komuniti menunjukkan bahawa cabaran melampaui pelaksanaan mudah. Bahasa peringkat rendah menghadapi trade-off yang teruk apabila cuba menyokong array multidimensi dengan cekap. Keperluan prestasi dan kerumitan pengurusan memori menjadikannya sukar bagi pereka bahasa untuk bersetuju dengan satu pendekatan yang berfungsi dengan baik untuk semua kes penggunaan.
Trade-off terlalu teruk untuk orang ramai bersetuju dengan mana-mana pelaksanaan dalam bahasa peringkat rendah seperti Rust atau yang mahu menjadi peringkat rendah seperti Go .
Ini menjelaskan mengapa ciri yang kelihatan mudah dalam istilah matematik menjadi kontroversi apabila diterjemahkan ke dalam reka bentuk bahasa pengaturcaraan praktikal.
Fleksibiliti Indeks Kekal Terhad
Satu lagi bidang di mana bahasa moden kurang berjaya adalah dalam membenarkan skema pengindeksan yang fleksibel. Kebanyakan bahasa pengaturcaraan memaksa pembangun menggunakan integer bermula dari 0 atau 1, walaupun domain masalah akan mendapat manfaat daripada julat tersuai atau jenis enumerasi sebagai indeks.
Perbincangan mendedahkan bahawa hanya segelintir bahasa, termasuk Pascal dan Haskell , menyediakan fleksibiliti untuk menentukan array dengan jenis indeks tersuai. Batasan ini memaksa pembangun menggunakan hash maps yang kurang cekap atau mengira offset secara manual, meninggalkan prestasi yang tidak dioptimumkan.
Hash maps: Struktur data yang menggunakan fungsi hash untuk memetakan kunci kepada nilai, umumnya lebih perlahan daripada akses array langsung
Representasi Jenis Tatasusunan:
- Tatasusunan 1D:
1..N -> JenisNilai - Tatasusunan 2D:
1..M -> 1..N -> JenisNilai - Tatasusunan 3D:
1..L -> 1..M -> 1..N -> JenisNilai - Jadual dengan data heterogen:
Baris -> Lajur -> JenisStruktur - Tatasusunan berindeks tersuai:
SetTersuai -> JenisNilai
Konteks Sejarah dan Hala Tuju Masa Depan
Perbincangan komuniti juga menyentuh konteks sejarah yang menarik, mencatatkan bagaimana tiga register indeks IBM 704 mempengaruhi reka bentuk array multidimensi FORTRAN . Ko-evolusi perkakasan-perisian ini berbeza secara mendadak dengan pendekatan hari ini, di mana pereka bahasa sering bekerja secara bebas daripada keupayaan perkakasan asas.
Perbincangan mencadangkan bahawa walaupun asas matematik untuk pengendalian array yang lebih baik difahami dengan baik, cabaran praktikal pelaksanaan dalam persekitaran pengaturcaraan moden terus mencipta halangan. Sehingga pereka bahasa dapat menyelesaikan trade-off ini, pembangun akan terus mengatasi batasan ini menggunakan penyelesaian yang kurang elegan.
Perdebatan yang berterusan menyerlahkan bagaimana struktur data asas yang kelihatan diselesaikan dari perspektif teori boleh kekal mencabar untuk dilaksanakan dengan berkesan dalam amalan, mempengaruhi segala-galanya daripada pengkomputeran saintifik kepada aliran kerja analisis data.
Rujukan: 2000 words about arrays and tables