Ist die Append-Funktion von Go wirklich eine amortisierte konstante Zeit?

Amortisierte Komplexität des Anhängens in Go

In der Programmiersprache Go wird die Anhängefunktion zum Ändern der Größe und Erweitern von Slices verwendet. Seine Rechenkomplexität war aufgrund seiner Fähigkeit, Speicher neu zuzuweisen, ein Diskussionsthema, was möglicherweise Auswirkungen auf die Leistung haben könnte.

Amortisierte konstante Zeit

Die Go Programming Language Specification besagt Die Ausführung dieses Anhangs dauert amortisiert und konstant. Dies bedeutet, dass die durchschnittliche Zeit, die zum Anhängen an ein Slice über eine Reihe von Vorgängen benötigt wird, konstant ist. Die Implementierung von Append optimiert dieses amortisierte konstante Zeitverhalten, indem Speicher dynamisch basierend auf der aktuellen Slice-Kapazität zugewiesen wird.

Neuzuweisungsstrategie

Der genaue Algorithmus, der verwendet wird, um zu bestimmen, wann Die Neuzuweisung von Speicher im Anhang ist von der Implementierung abhängig. Für den aktuellen Go-Compiler (gc) implementiert die Funktion „growslice“ in der Quelldatei „slice.go“ des Laufzeitpakets einen amortisierten Konstantzeitalgorithmus.

Der Algorithmus berechnet die neue Slice-Kapazität basierend auf der aktuellen und vorherigen Kapazität unter Verwendung von a Kombination aus Verdoppelung und einer Strategie zur minimalen Speicherzuweisung. Dadurch wird sichergestellt, dass der Slice schrittweise wächst, sodass keine ständigen Neuzuweisungen erforderlich sind.

Beispiel

Das folgende Beispiel veranschaulicht das amortisierte konstante Zeitverhalten von append in Go:

var a []int
for i := 0; i < n; i++ {
  a = append(a, i)
}

In dieser Schleife wird der Anhängevorgang wiederholt ausgeführt, wodurch das Slice a wächst. Aufgrund des amortisierten konstanten Zeitverhaltens des Anhängens beträgt die Gesamtzeit für den Vorgang jedoch immer noch O(n), wobei n die Anzahl der an den Slice angehängten Elemente ist.

Implementierungshinweise

Während der aktuelle Go-Compiler einen amortisierten Algorithmus mit konstanter Zeit zum Anhängen verwendet, ist es wichtig zu beachten, dass andere Implementierungen variieren können. Der Standard ermöglicht verschiedene Ansätze, einschließlich einer sparsamen Neuzuweisung, bei der Speicher nur bei Bedarf zugewiesen wird.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Append-Funktion in Go für die Amortisierung optimiert ist konstante Zeitkomplexität. Das bedeutet, dass das Anhängen an ein Slice über eine Reihe von Vorgängen hinweg durchschnittlich eine konstante Zeit in Anspruch nimmt und eine effiziente und konsistente Leistung gewährleistet.

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