Python 中字符串的时间复杂度

Question

这可能以前问过。 但是我无法通过搜索找到答案，因为我可能只是在搜索错误的东西。

我有两个相似的功能，只有一个细微的区别。 从两者的计时来看，一个明显比另一个快。

下面的函数接受一个单词列表，并连接每个单词。 您会注意到有一行temp = concat不需要在那里。

def concat_with_add(word_list):
    concat = ''
    for word in word_list:
        concat += word
        temp = concat
    return concat

这个函数和上面一样，只是没有去掉temp = concat 。 此功能明显更快。

def concat_with_add(word_list):
    concat = ''
    for word in word_list:
        concat += word
    return concat

我阅读了对此的解释，但很难理解为什么将concat变量分配给temp变量会如此显着地减慢速度。 有没有人能够以我理解的方式解释这一点？

编辑：这就是我计时的方式-

import time

start = time.time()
concat_with_add(random_strings)
end = time.time()
time_add = end - start
    
print(time_add)

单词列表长度为 100,000

temp = concat花费的时间是： 4.5

没有它的时间是： 0.02

Answer 1

在语义上， concat += word创建一个包含concat和word串联的新字符串，然后重新分配concat以引用该新字符串。 这将使您的循环的运行时间成为二次方，因为创建这个新字符串所需的时间与concat和word的长度呈线性关系。

然而，在实际实现中，CPython 优化它以改变concat的内容，而不是创建一个新的字符串，当且仅当concat是对字符串的唯一引用。 就地附加到字符串所花费的时间仅与word的长度（摊销）成线性关系。 这使循环的运行时间呈线性。 但是，正如我所说，只有在concat是对字符串的唯一引用时才能应用这种优化（否则其他变量的值也会改变，这会破坏语义）。 因此，使用temp = concat引入对字符串的另一个引用会阻止优化。