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

在重新设计程序时,发现一个过程用O(1)而不是O(lgN)进行了优化,但如果不是这个程序的瓶颈,就很难理解O(1) alg。这样就不用用O(1)算法了 当O(1)需要大量的内存而你无法提供时,而O(lgN)的时间可以接受。

其他回答

我很惊讶没有人提到内存绑定应用程序。

可能存在一种算法具有较少的浮点运算,这要么是因为它的复杂性(即O(1) < O(log n)),要么是因为复杂度前面的常数更小(即2n2 < 6n2)。无论如何,如果较低的FLOP算法的内存限制更大,您可能仍然更喜欢具有更多FLOP的算法。

我所说的“内存受限”是指您经常访问的数据经常超出缓存。为了获取这些数据,在对其执行操作之前,必须将内存从实际内存空间拉到缓存中。这个抓取步骤通常非常慢——比您的操作本身慢得多。

因此,如果你的算法需要更多的操作(但这些操作是在已经在缓存中的数据上执行的[因此不需要读取]),它仍然会在实际的walltime方面以更少的操作(必须在缓存外的数据上执行[因此需要读取])胜过你的算法。

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。

对于安全应用程序来说,这经常是这样的情况,我们希望设计算法缓慢的问题,以阻止某人过快地获得问题的答案。

这里有几个我能想到的例子。

Password hashing is sometimes made arbitrarily slow in order to make it harder to guess passwords by brute-force. This Information Security post has a bullet point about it (and much more). Bit Coin uses a controllably slow problem for a network of computers to solve in order to "mine" coins. This allows the currency to be mined at a controlled rate by the collective system. Asymmetric ciphers (like RSA) are designed to make decryption without the keys intentionally slow in order to prevent someone else without the private key to crack the encryption. The algorithms are designed to be cracked in hopefully O(2^n) time where n is the bit-length of the key (this is brute force).

在CS的其他地方,快速排序在最坏的情况下是O(n²),但在一般情况下是O(n*log(n))。因此,在分析算法效率时,“大O”分析有时并不是您唯一关心的事情。

人们已经回答了你的确切问题,所以我要回答一个稍微不同的问题,人们来这里时可能会想到这个问题。

许多“O(1)时间”算法和数据结构实际上只需要预期的O(1)时间,这意味着它们的平均运行时间是O(1),可能仅在某些假设下。

常见的例子:哈希表,“数组列表”的扩展(也就是动态大小的数组/向量)。

在这种情况下,您可能更喜欢使用保证时间绝对受对数限制的数据结构或算法,即使它们的平均性能可能更差。 一个例子可能是平衡二叉搜索树,它的运行时间平均较差,但在最坏的情况下更好。

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。