O的PHP函数
现在使用PHP一段时间后,我注意到并不是所有PHP的功能都像预期的那样快速。 考虑以下两种可能的函数实现,使用缓存的素数阵列来查找数字是否为素数。
//very slow for large $prime_array
$prime_array = array( 2, 3, 5, 7, 11, 13, .... 104729, ... );
$result_array = array();
foreach( $prime_array => $number ) {
$result_array[$number] = in_array( $number, $large_prime_array );
}
//speed is much less dependent on size of $prime_array, and runs much faster.
$prime_array => array( 2 => NULL, 3 => NULL, 5 => NULL, 7 => NULL,
11 => NULL, 13 => NULL, .... 104729 => NULL, ... );
foreach( $prime_array => $number ) {
$result_array[$number] = array_key_exists( $number, $large_prime_array );
}
这是因为in_array是通过一个线性搜索O(n)实现的,它随着$prime_array
增长而线性减慢。 其中array_key_exists
函数是使用散列查找O(1)实现的,除非散列表被极度填充(在这种情况下它只是O(n)),否则散列查找O(1)不会变慢。
到目前为止,我不得不通过反复试验来发现big-O,偶尔还要看源代码。 现在对于这个问题...
是否有一个理论(或实际)的大O时代的列表?内置函数的PHP?
*或至少有趣的
例如发现它很难预测什么样的功能,大O上市,因为可能的实现依赖于PHP的核心未知数据结构:array_merge,array_merge_recursive,array_reverse,array_intersect,array_combine,str_replace函数(与数组输入)等。
由于它似乎并没有任何人做过,所以我认为将它作为参考的地方是个好主意。 我已经去了,无论是通过基准或代码撇取来表征array_*
函数。 我试图把更有趣的Big-O放在最前面。 该列表不完整。
注意:尽管它实际上是O(n),但假定进行哈希查找计算的所有Big-O都是O(1)。 n的系数非常低,在查找Big-O的特性开始生效之前,存储足够大的阵列的内存开销会损害您。 例如,在N = 1和N = 1,000,000时对array_key_exists
的调用之间的差别是时间增加约50%。
有趣的点 :
isset
/ array_key_exists
比in_array
和array_search
+
(联合)比array_merge
快一点(看起来更好)。 但它的工作方式不同,所以请记住。 shuffle
与array_rand
在同一个Big-O层上 array_pop
/ array_push
比array_shift
/ array_unshift
快 查找 :
array_key_exists
O(n)但非常接近O(1) - 这是因为碰撞中的线性轮询,但由于碰撞的几率非常小,系数也非常小。 我发现你把HASH查找当作O(1)来给出一个更现实的big-O。 例如,N = 1000和N = 100000之间的差异只有大约50%的减速。
isset( $array[$index] )
O(n)但非常接近O(1) - 它使用与array_key_exists相同的查找。 由于它是语言结构,如果密钥是硬编码的,它将缓存查找,从而在重复使用相同密钥的情况下加快查找速度。
in_array
O(n) - 这是因为它通过数组进行线性搜索直到找到值。
array_search
O(n) - 它使用与in_array相同的核心函数,但返回值。
队列功能 :
array_push
O(Σvar_i,对于所有我)
array_pop
O(1)
array_shift
O(n) - 它必须重新索引所有的键
array_unshift
O(n +Σvar_i,对于所有我) - 它必须重新索引所有的键
阵列相交,联合,减法 :
array_intersect_key
如果相交100%做O(Max(param_i_size)*Σparam_i_count,对于所有我),如果相交0%相交O(Σparam_i_size,对于所有我)
array_intersect
如果相交100%做O(n ^ 2 *Σparam_i_count,对于所有我),如果相交0%相交O(n ^ 2)
array_intersect_assoc
如果相交100%做O(Max(param_i_size)*Σparam_i_count,对于所有我),如果相交0%相交O(Σparam_i_size,对于所有我)
array_diff
O(πparam_i_size,对于所有我) - 这是所有param_sizes的产物
array_diff_key
O(Σparam_i_size,对于i!= 1) - 这是因为我们不需要遍历第一个数组。
array_merge
O(Σarray_i,i!= 1) - 不需要迭代第一个数组
+
(union)O(n),其中n是第二个数组的大小(即array_first + array_second) - 比array_merge少开销,因为它不必重新编号
array_replace
O(Σarray_i,对于所有我)
随机 :
shuffle
O(n)
array_rand
O(n) - 需要线性轮询。
明显的大O :
array_fill
O(n)
array_fill_keys
O(n)
range
O(n)
array_splice
O(offset + length)
array_slice
O(offset + length)或O(n)如果length = NULL
array_keys
O(n)
array_values
O(n)
array_reverse
O(n)
array_pad
O(pad_size)
array_flip
O(n)
array_sum
O(n)
array_product
O(n)
array_reduce
O(n)
array_filter
O(n)
array_map
O(n)
array_chunk
O(n)
array_combine
O(n)
我想感谢Eureqa让它很容易找到功能的大O. 这是一个惊人的免费程序,可以为任意数据找到最佳拟合函数。
编辑:
对于那些怀疑PHP数组查找是O(N)
,我写了一个基准测试(对于大多数实际值,它们仍然是有效的O(1)
)。
$tests = 1000000;
$max = 5000001;
for( $i = 1; $i <= $max; $i += 10000 ) {
//create lookup array
$array = array_fill( 0, $i, NULL );
//build test indexes
$test_indexes = array();
for( $j = 0; $j < $tests; $j++ ) {
$test_indexes[] = rand( 0, $i-1 );
}
//benchmark array lookups
$start = microtime( TRUE );
foreach( $test_indexes as $test_index ) {
$value = $array[ $test_index ];
unset( $value );
}
$stop = microtime( TRUE );
unset( $array, $test_indexes, $test_index );
printf( "%d,%1.15fn", $i, $stop - $start ); //time per 1mil lookups
unset( $stop, $start );
}
你几乎总是想使用isset
而不是array_key_exists
。 我没有看内部,但我非常肯定array_key_exists
是O(N),因为它遍历数组的每一个键,而isset
尝试使用相同的哈希算法来访问元素你访问一个数组索引。 那应该是O(1)。
需要注意的一个“难题”是这样的:
$search_array = array('first' => null, 'second' => 4);
// returns false
isset($search_array['first']);
// returns true
array_key_exists('first', $search_array);
我很好奇,所以我对这种差异进行了基准测试:
<?php
$bigArray = range(1,100000);
$iterations = 1000000;
$start = microtime(true);
while ($iterations--)
{
isset($bigArray[50000]);
}
echo 'is_set:', microtime(true) - $start, ' seconds', '<br>';
$iterations = 1000000;
$start = microtime(true);
while ($iterations--)
{
array_key_exists(50000, $bigArray);
}
echo 'array_key_exists:', microtime(true) - $start, ' seconds';
?>
is_set:
0.132308959961秒
array_key_exists:
2.33202195168秒
当然,这并不显示时间复杂性,但它确实显示了2个函数如何相互比较。
要测试时间复杂性,请比较在第一个键和最后一个键上运行这些功能所需的时间。
你特别描述的情况的解释是,关联数组被实现为散列表 - 所以按键(和相应的array_key_exists
)查找是O(1)。 但是,数组并没有按值进行索引,所以在一般情况下,发现数组中是否存在值的唯一方法是线性搜索。 那里并不奇怪。
我不认为有关PHP方法的算法复杂性的具体综合文档。 但是,如果需要付出很大努力,您可以随时查看源代码。
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