JavaScript 數組的大 O

Question

JavaScript 中的數組很容易通過添加和刪除項目來修改。 它在某種程度上掩蓋了一個事實，即大多數語言的數組都是固定大小的，並且需要復雜的操作來調整大小。 似乎 JavaScript 使得編寫性能不佳的數組代碼變得容易。 這就引出了一個問題：

在數組性能方面，我可以從 JavaScript 實現中獲得什么樣的性能（就大 O 時間復雜度而言）？

我假設所有合理的 JavaScript 實現最多具有以下大 O。

• 訪問 - O(1)
• 追加 - O(n)
• 前置 - O(n)
• 插入 - O(n)
• 刪除 - O(n)
• 交換 - O(1)

JavaScript 允許您使用new Array(length)語法將數組預填充到特定大小。 （獎勵問題：以這種方式創建數組 O(1) 或 O(n)）這更像是一個常規數組，如果用作預先確定大小的數組，可以允許 O(1) 追加。 如果加入循環緩沖邏輯，可以實現O(1) prepending。 如果使用動態擴展數組，則 O(log n) 將是這兩種情況的平均情況。

我可以期望某些事情的性能比我在這里的假設更好嗎？ 我不希望任何規范中概述任何內容，但實際上，所有主要實現都可能在幕后使用優化數組。 是否有動態擴展數組或其他一些性能提升算法在起作用？

聚苯乙烯

我想知道的原因是我正在研究一些排序算法，其中大多數在描述它們的整體大 O 時似乎假設追加和刪除是 O(1) 操作。

Answer 1

_{注意：雖然這個答案在 2012 年是正確的，但如今引擎對對象和數組使用非常不同的內部表示。 這個答案可能是真的，也可能不是。}

與大多數使用數組實現數組的語言相比，在 Javascript 中，數組是對象，值存儲在哈希表中，就像常規對象值一樣。 像這樣：

• 訪問 - O(1)
• 追加 - 攤銷 O(1)（有時需要調整哈希表的大小；通常只需要插入）
• Prepending - O(n) 通過unshift ，因為它需要重新分配所有索引
• 插入 - 如果值不存在，則攤銷 O(1)。 O(n) 如果您想移動現有值（例如，使用splice ）。
• 刪除 - 分攤 O(1) 刪除一個值，如果你想通過splice重新分配索引則為 O(n)。
• 交換 - O(1)

通常，設置或取消設置字典中的任何鍵都是分攤 O(1) 的，數組也是如此，無論索引是什么。 任何需要對現有值重新編號的操作都是 O(n)，因為您必須更新所有受影響的值。

Answer 2

保證

任何數組操作都沒有指定的時間復雜度保證。 數組的執行方式取決於引擎選擇的底層數據結構。 引擎也可能有不同的表示，並根據某些啟發式在它們之間切換。 初始數組大小可能是也可能不是這樣的啟發式。

現實

例如，V8 使用（截至目前）哈希表和數組列表來表示數組。 它還對對象有各種不同的表示，因此數組和對象無法進行比較。 因此，數組訪問總是優於 O(n)，甚至可能與 C++ 數組訪問一樣快。 附加是 O(1)，除非您達到數據結構的大小並且必須對其進行縮放（即 O(n)）。 前置更糟糕。 如果您執行諸如delete array[index]之類的操作（不要，），刪除可能會更糟。 因為這可能會迫使引擎更改其表示。

建議

將數組用於數字數據結構。 這就是他們的目的。 這就是引擎將優化它們的原因。 避免使用稀疏數組（或者，如果必須這樣做，性能會更差）。 避免使用混合數據類型的數組（因為這會使內部表示更加復雜）。

如果您真的想針對某個引擎（和版本）進行優化，請檢查其源代碼以獲得絕對答案。