有没有什么情况下你更喜欢O(log n)时间复杂度而不是O(1)时间复杂度?还是O(n)到O(log n)

你能举个例子吗?


当前回答

在关注数据安全的上下文中,如果更复杂的算法对定时攻击有更好的抵抗能力,那么更复杂的算法可能比不太复杂的算法更可取。

其他回答

Yes.

在实际情况下,我们运行了一些使用短字符串和长字符串键进行表查找的测试。

我们使用了std::map, std::unordered_map和一个哈希,该哈希最多对字符串长度进行10次采样(我们的键倾向于guidlike,所以这是体面的),以及一个哈希,对每个字符进行采样(理论上减少了冲突),一个未排序的向量,其中我们进行==比较,以及(如果我没记错的话)一个未排序的向量,其中我们还存储了一个哈希,首先比较哈希,然后比较字符。

这些算法的范围从O(1) (unordered_map)到O(n)(线性搜索)。

对于中等大小的N,通常O(N)优于O(1)。我们怀疑这是因为基于节点的容器需要我们的计算机在内存中跳跃更多,而基于线性的容器则不需要。

O(lgn)存在于两者之间。我不记得是怎么回事了。

性能差异并不大,在更大的数据集上,基于哈希的表现要好得多。所以我们坚持使用基于哈希的无序映射。

实际上,对于合理的n大小,O(lgn)为O(1)。如果你的计算机在你的表中只有40亿的空间,那么O(lgn)的上界是32。(lg(2^32)=32)(在计算机科学中,lg是log based 2的简称)。

在实践中,lg(n)算法比O(1)算法慢,不是因为对数增长因子,而是因为lg(n)部分通常意味着算法有一定程度的复杂性,并且这种复杂性比lg(n)项中的任何“增长”都增加了更大的常数因子。

然而,复杂的O(1)算法(如哈希映射)很容易具有类似或更大的常数因子。

简单地说:因为系数(与该步骤的设置、存储和执行时间相关的成本)在较小的大o问题中比在较大的大o问题中要大得多。Big-O只是算法可伸缩性的一个衡量标准。

考虑以下来自黑客词典的例子,提出了一个依赖于量子力学的多重世界解释的排序算法:

用量子过程随机排列数组, 如果数组没有排序,毁灭宇宙。 所有剩下的宇宙现在都被排序了(包括你所在的宇宙)。

(来源:http://catb.org/ esr /术语/ html / B / bogo-sort.html)

注意,这个算法的大O是O(n),它击败了迄今为止在一般项目上的任何已知排序算法。线性阶跃的系数也很低(因为它只是一个比较,而不是交换,是线性完成的)。事实上,类似的算法可以用于在多项式时间内解决NP和co-NP中的任何问题,因为每个可能的解(或没有解的可能证明)都可以使用量子过程生成,然后在多项式时间内验证。

然而,在大多数情况下,我们可能不想冒多重世界可能不正确的风险,更不用说实现步骤2的行为仍然是“留给读者的练习”。

给已经好的答案锦上添花。一个实际的例子是postgres数据库中的哈希索引和b树索引。

哈希索引形成一个哈希表索引来访问磁盘上的数据,而btree顾名思义使用的是btree数据结构。

大O时间是O(1) vs O(logN)

目前不鼓励在postgres中使用哈希索引,因为在现实生活中,特别是在数据库系统中,实现无冲突的哈希是非常困难的(可能导致O(N)最坏情况的复杂性),正因为如此,使它们具有崩溃安全性就更加困难了(在postgres中称为提前写日志- WAL)。

在这种情况下进行这种权衡,因为O(logN)对于索引来说已经足够好了,而实现O(1)非常困难,而且时间差并不重要。

假设您正在嵌入式系统上实现一个黑名单,其中0到1,000,000之间的数字可能被列入黑名单。这就给你留下了两个选择:

使用1,000,000位的bitset 使用黑名单整数的排序数组,并使用二进制搜索来访问它们

对bitset的访问将保证常量访问。从时间复杂度来看,它是最优的。从理论和实践的角度来看(它是O(1),常量开销极低)。

不过,你可能更喜欢第二种解决方案。特别是如果您希望黑名单整数的数量非常小,因为这样内存效率更高。

即使您不为内存稀缺的嵌入式系统开发,我也可以将任意限制从1,000,000增加到1,000,000,000,000,并提出相同的论点。那么bitset将需要大约125G的内存。保证最坏情况复杂度为O(1)可能无法说服您的老板为您提供如此强大的服务器。

在这里,我强烈倾向于二叉搜索(O(log n))或二叉树(O(log n))而不是O(1)位集。在实践中,最坏情况复杂度为O(n)的哈希表可能会击败所有这些算法。

There is a good use case for using a O(log(n)) algorithm instead of an O(1) algorithm that the numerous other answers have ignored: immutability. Hash maps have O(1) puts and gets, assuming good distribution of hash values, but they require mutable state. Immutable tree maps have O(log(n)) puts and gets, which is asymptotically slower. However, immutability can be valuable enough to make up for worse performance and in the case where multiple versions of the map need to be retained, immutability allows you to avoid having to copy the map, which is O(n), and therefore can improve performance.