Jaka jest złożoność czasowa różnych struktur danych?

86

Próbuję wymienić czasową złożoność operacji wspólnych struktur danych, takich jak tablice, drzewo wyszukiwania binarnego, sterta, lista połączona itp., A zwłaszcza mam na myśli Javę. Są bardzo częste, ale wydaje mi się, że niektórzy z nas nie są w 100% pewni dokładnej odpowiedzi. Każda pomoc, zwłaszcza referencje, jest bardzo mile widziana.

Np. Dla listy pojedynczo połączonej: Zmiana elementu wewnętrznego to O (1). Jak możesz to zrobić? Ty MASZ szukać element przed zmianą. Również w przypadku wektora dodanie elementu wewnętrznego jest podane jako O (n). Ale dlaczego nie możemy tego zrobić w zamortyzowanym stałym czasie przy użyciu indeksu? Proszę, popraw mnie, jeśli czegoś mi brakuje.

Jako pierwszą odpowiedź zamieszczam moje ustalenia / domysły.

Bhushan
źródło
2
Złożoność czasowa i przestrzenna dla wszystkich struktur danych
Ściągawka
1
W przypadku gdy ktoś indziej kroków do tego, poświęć chwilę, aby sprawdzić również ten link: infotechgems.blogspot.gr/2011/11/...
vefthym

Odpowiedzi:

244

Tablice

  • Ustaw, sprawdź element pod określonym indeksem: O (1)
  • Wyszukiwanie : O (n) jeśli tablica jest nieposortowana i O (log n) jeśli tablica jest posortowana i używane jest coś w rodzaju wyszukiwania binarnego,
  • Jak zauważył Aivean , na tablicach nie jest Deletedostępna żadna operacja. Możemy symbolicznie usunąć element ustawiając mu określoną wartość np. -1, 0 itd. W zależności od naszych wymagań
  • Podobnie Insertdla tablic jest w zasadzie Setjak wspomniano na początku

ArrayList:

  • Dodaj : amortyzowane O (1)
  • Usuń : O (n)
  • Zawiera : O (n)
  • Rozmiar : O (1)

Połączona lista:

  • Wstawianie : O (1) , jeśli jest zrobione na początku, O (n) jeśli gdziekolwiek indziej, ponieważ musimy osiągnąć tę pozycję, przechodząc liniowo przez listę połączoną.
  • Usuwanie : O (1) , jeśli zrobione na początku, O (n) jeśli gdziekolwiek indziej, ponieważ musimy osiągnąć tę pozycję, przechodząc liniowo przez listę połączoną.
  • Wyszukiwanie : O (n)

Lista podwójnie połączona:

  • Wstawianie : O (1) , jeśli wykonano na początku lub końcu, O (n) jeśli gdziekolwiek indziej, ponieważ musimy osiągnąć tę pozycję, przechodząc liniowo po liście połączonej.
  • Usuwanie : O (1) , jeśli zrobione na początku lub końcu, O (n) jeśli gdziekolwiek indziej, ponieważ musimy osiągnąć tę pozycję, przechodząc liniowo przez listę połączoną.
  • Wyszukiwanie : O (n)

Stos:

  • Wciśnij : O (1)
  • Pop : O (1)
  • Góra : O (1)
  • Szukaj (coś w rodzaju wyszukiwania, jako operacja specjalna): O (n) (chyba tak)

Queue / Deque / Circular Queue:

  • Wstaw : O (1)
  • Usuń : O (1)
  • Rozmiar : O (1)

Drzewo wyszukiwania binarnego:

  • Wstawianie, usuwanie i wyszukiwanie : Przypadek średni: O (log n) , Przypadek najgorszy: O (n)

Drzewo czerwono-czarne:

  • Wstawianie, usuwanie i wyszukiwanie : Przypadek średni: O (log n) , Przypadek najgorszy: O (log n)

Heap / PriorityQueue (min / max):

  • Znajdź Min / Znajdź Max : O (1)
  • Wstaw : O (log n)
  • Usuń Min / Usuń Max : O (log n)
  • Wyodrębnij min / Wyodrębnij maks . : O (log n)
  • Lookup, Delete (jeśli w ogóle podano): O (n) , będziemy musieli przeskanować wszystkie elementy, ponieważ nie są one uporządkowane jak BST

HashMap / Hashtable / HashSet:

  • Wstaw / Usuń : O (1) amortyzowane
  • Zmień rozmiar / hash : O (n)
  • Zawiera : O (1)
Bhushan
źródło
3
Wstawienie elementu do Array (a przez insert mam na myśli dodanie nowego elementu na miejsce, przesunięcie wszystkich elementów w prawo) zajmie O (n). To samo dotyczy usunięcia. Tylko zamiana istniejącego elementu zajmie O (n). Możliwe jest również, że pomieszałeś to z dodaniem nowego elementu do tablicy o zmiennym rozmiarze (ma amortyzowany czas O (1)).
Aivean
Proszę również zauważyć, że w przypadku listy podwójnie połączonej wstawianie i usuwanie zarówno nagłówka, jak i ogona zajmie O (1) (wspomniałeś tylko o nagłówku).
Aivean
I ostatnia uwaga, zrównoważone drzewa wyszukiwania (na przykład czerwono-czarne drzewo, które jest faktycznie używane dla TreeMap w Javie) ma gwarantowany czas najgorszego przypadku wynoszący O (ln n) dla wszystkich operacji.
Aivean
@Aivean: Po prostu próbuję wymienić standardowe operacje dla standardowych struktur danych. Dla tablic: przesuwanie elementów podczas dodawania / usuwania nie jest standardową operacją. Również zastąpienie istniejącego elementu wymaga użycia indeksu O (1), a nie O (n). Lista podwójnie połączona: masz rację, wprowadzam poprawki. W przypadku czerwono-czarnych drzew: znowu masz rację. Ale wymieniłem tylko BST, które nie muszą być równoważone. Więc dodam nowy wpis dla czerwono-czarnych drzew. Dzięki za komentarze!
Bhushan
1
@SuhailGupta: Złożoność zestawu jest już podana jako ostatni punkt.
Bhushan