JavaScript 数组的大 O

Question

JavaScript 中的数组很容易通过添加和删除项来修改。它在某种程度上掩盖了大多数语言数组是固定大小的事实，并且需要复杂的操作来调整大小。似乎 JavaScript 可以轻松编写性能不佳的数组代码。这就引出了一个问题：

在数组性能方面，我可以从 JavaScript 实现中获得什么性能（就大 O 时间复杂度而言）？

我假设所有合理的 JavaScript 实现最多有以下大 O。

• 访问 - O(1)
• 追加 - O(n)
• 前置 - O(n)
• 插入 - O(n)
• 删除 - O(n)
• 交换 - O(1)

JavaScript 允许您使用new Array(length) 语法将数组预填充到特定大小。 （额外的问题：以这种方式创建一个数组 O(1) 还是 O(n)）这更像是一个传统的数组，如果用作一个预先确定大小的数组，可以允许 O(1) 追加。如果添加了循环缓冲区逻辑，则可以实现 O(1) 前置。如果使用动态扩展数组，O(log n) 将是这两种情况的平均情况。

在某些方面，我可以期待比我的假设更好的性能吗？我不希望在任何规范中概述任何内容，但实际上，所有主要实现都可能在幕后使用优化的数组。是否有动态扩展数组或其他一些性能提升算法在起作用？

附言

我想知道这是因为我正在研究一些排序算法，其中大多数在描述它们的整体大 O 时似乎假设追加和删除是 O(1) 操作。

Answer 1

保证

任何数组操作都没有指定的时间复杂度保证。数组的执行方式取决于引擎选择的底层数据结构。引擎也可能有不同的表示，并根据某些启发式在它们之间切换。初始数组大小可能是也可能不是这样的启发式。

现实

例如，V8 使用（截至今天）hashtables 和 array lists 来表示数组。它还对对象有各种不同的表示，因此无法比较数组和对象。因此数组访问总是比 O(n) 好，可能甚至和 C++ 数组访问一样快。追加是 O(1)，除非您达到数据结构的大小并且必须对其进行缩放（即 O(n)）。前置更糟糕。如果您执行delete array[index] 之类的操作（不要！），删除可能会更糟，因为这可能会迫使引擎更改其表示。

建议

将数组用于数值数据结构。这就是他们的目的。这就是引擎将优化它们的原因。避免使用稀疏数组（或者如果必须，请期待更差的性能）。避免使用混合数据类型的数组（因为这会产生内部表示 more complex）。

如果您真的想针对某个引擎（和版本）进行优化，请查看其sourcecode 以获得绝对答案。

Answer 2

_{注意：虽然这个答案在 2012 年是正确的，但今天的引擎对对象和数组使用非常不同的内部表示。这个答案可能对也可能不对。}

与大多数使用数组实现数组的语言相比，在 Javascript 中，数组是对象，值存储在哈希表中，就像常规对象值一样。因此：

• 访问 - O(1)
• 追加 - 摊销 O(1)（有时需要调整哈希表的大小；通常只需要插入）
• 通过unshift 前置 - O(n)，因为它需要重新分配所有索引
• 插入 - 如果值不存在，则摊销 O(1)。 O(n) 如果您想移动现有值（例如，使用 splice）。
• 删除 - 如果您想通过 splice 重新分配索引，则需要 O(1) 分期以删除一个值，O(n)。
• 交换 - O(1)

通常，设置或取消设置 dict 中的任何键的摊销 O(1)，对于数组也是如此，无论索引是什么。任何需要对现有值重新编号的操作都是 O(n)，因为您必须更新所有受影响的值。