什么是基本 Java 容器上的 CRUD 操作的渐近复杂度

Question

我试图弄清楚对 Java 基本集合的操作有哪些复杂性（使用大 O 符号）。与 C++ 语言的 question 类似。

这是我所拥有的，使用常识：

列表

数组列表

• add(E e) O(1)
• add(int index, E e) O(n)
• set(int index, E element O(1)
• get(int index) O(1)
• remove(E e) remove(int index) O(n)
• 包含(E e) O(n)
• 列表连接（addAll）O(n)

链表

• add(E e) O(1)
• add(int index, E e) O(n)
• set(int index, E element O(n)
• get(int index) O(n)
• remove(E e) remove(int index) O(n)
• 包含(E e) O(n)
• 列表连接（addAll）O(1)

---

套装

HashSet 和 LinkedHashSet

• add(E e) O(1)
• 删除(E e) O(1)
• 包含(E e) O(1)
• 使用迭代器O(n)查找/获取元素

树集

• add(E e) O(log n)
• 删除(E e) O(log n)
• 包含(E e) O(log n)
• addAll O(n log n)
• 在实现二分查找时使用迭代器 O(n) 或 O(log n) 查找元素

---

地图

HashMap 和 LinkedHashMap

• put(K键，V值)O(1)
• get(K 键) O(1)
• 删除(E e) O(1)
• containsKey(对象键) O(1)
• 包含值（对象值）O(n)
• putAll O(n)
• 使用迭代器 O(n) 或 O(log n) 查找/获取元素，与 TreeSet 相同

树状图

• put(K key, V value) O(log n)
• get(K 键) O(log n)
• 删除(E e) O(log n)
• containsKey(对象键) O(log n)
• 包含值（对象值）O(n)
• putAll O(n log n)
• 使用迭代器O(n)查找/获取元素

注意：基于散列的集合假定设计良好的散列函数在 O(1) 中，否则在 O(n)

问题： 这是正确的吗？

Answer 1

有关这方面的最佳知识来源是文档。以下是我可以通过一两次快速搜索找到的内容。

列表

ArrayList

size、isEmpty、get、set、iterator 和 listIterator 操作在恒定时间内运行。 add 操作在摊销常数时间内运行，即添加 n 个元素需要 O(n) 时间。所有其他操作都以线性时间运行（粗略地说）。

LinkedList

所有操作都按照双向链表的预期执行。索引到列表中的操作将从开头或结尾遍历列表，以更接近指定索引的为准。

根据我对双向链表的记忆，我会说您的“常识​​假设”是正确的。

套装

HashSet

假设散列函数将元素正确地分散在桶中，此类为基本操作（添加、删除、包含和大小）提供恒定的时间性能。迭代这个集合需要的时间与 HashSet 实例的大小（元素的数量）加上支持 HashMap 实例的“容量”（桶的数量）之和成正比。

LinkedHashSet

与 HashSet 一样，它为基本操作（添加、包含和删除）提供恒定时间性能，假设哈希函数在桶中正确地分散元素。由于维护链表的额外费用，性能可能略低于 HashSet，但有一个例外：迭代 LinkedHashSet 所需的时间与集合的大小成正比，而不管其容量如何。 HashSet 的迭代可能会更昂贵，需要的时间与其容量成正比。

TreeSet

此实现为基本操作（添加、删除和包含）提供有保证的 log(n) 时间成本。

地图

HashMap

此实现为基本操作（get 和 put）提供恒定时间性能，假设哈希函数将元素正确地分散在桶中。对集合视图的迭代需要的时间与 HashMap 实例的“容量”（桶的数量）加上其大小（键值映射的数量）成正比。

LinkedHashMap

与 HashMap 一样，它为基本操作（添加、包含和删除）提供恒定时间性能，假设哈希函数在桶中正确地分散元素。性能可能只是略低于 HashMap，...

TreeMap

此实现为 containsKey、get、put 和 remove 操作提供有保证的 log(n) 时间成本。

如果某些方法没有提到，请尝试查找该特定方法。如果文档中没有提到运行时间，则可能取决于实现。