Tietorakenteiden ja ohjelmointirakenteiden suorituskykyanalyysi C#-kielessä

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tutkittiin C#-ohjelmointikielen yleisesti käytettyjen tietorakenteiden ja ohjelmointirakenteiden suorituskykyä. Tavoitteena oli selvittää, kuinka erilaiset rakenteet vaikuttavat ohjelman tehokkuuteen. Tutkimuksen lähtökohtana oli lisätä ymmärrystä siitä, miten oikean rakenteen valinta voi parantaa ohjelman suorituskykyä. Tutkimus toteutettiin laadullisena tapaustutkimuksena, jota täydennettiin käytännön suorituskykymittauksilla. Mittaustyökaluina käytettiin BenchmarkDotNet-kirjastoa sekä Visual Studio Performance Profileria. Testit suunniteltiin yksinkertaisiksi ja toistettaviksi, jotta eri rakenteiden vertaileminen olisi selkeää. Teoriapohja muodostui aiheeseen liittyvästä kirjallisuudesta, artikkeleista ja aiemmista tutkimuksista, joissa käsiteltiin tietorakenteiden ja ohjelmointirakenteiden suorituskykyä sekä suorituskyvyn mittaamiseen vaikuttavia tekijöitä. Tulosten perusteella havaittiin, että tietorakenteiden rakenteelliset erot vaikuttavat niiden suorituskykyyn. Sanakirja oli nopein hakutoiminnoissa, mutta taulukko oli tehokkain lisäyksissä ja poistoissa. Useimmin esiintyvän ehdon järjestyksellä ei ollut vaikutusta suorituskykyyn, mutta if-else oli rakenteena kevyempi kuin switch-case. LINQ osoittautui hyväksi vaihtoehdoksi silmukoille tietyissä operaatioissa. Rekursio oli rakenteeltaan hieman raskas, mutta binääripuun haussa sen suorituskyky oli lähes yhtä hyvä kuin viteratiivisella ratkaisulla. Tulokset osoittavat, että rakenteiden valinnalla on merkitystä suorituskykyyn ja suorituskykyä kannattaa optimoida käytännön testien kautta, eikä luottaa pelkkään teoriaan. Jatkokehitysideana tutkimusta voisi laajentaa koskemaan esimerkiksi .NET-ympäristön sisäisiä optimointeja tai tutkimusta voisi syventää vertailemalla rakenteiden suorituskykyä täysin eri ohjelmointikielellä.