用于PHP函数的Big-O列表

现在使用PHP一段时间后,我注意到并不是所有的PHP函数的function都像预期的那样快。 考虑以下两种可能的函数实现,使用caching的素数arrays来查找数字是否为素数。

//very slow for large $prime_array $prime_array = array( 2, 3, 5, 7, 11, 13, .... 104729, ... ); $result_array = array(); foreach( $prime_array => $number ) { $result_array[$number] = in_array( $number, $large_prime_array ); } //speed is much less dependent on size of $prime_array, and runs much faster. $prime_array => array( 2 => NULL, 3 => NULL, 5 => NULL, 7 => NULL, 11 => NULL, 13 => NULL, .... 104729 => NULL, ... ); foreach( $prime_array => $number ) { $result_array[$number] = array_key_exists( $number, $large_prime_array ); } 

这是因为in_array是通过一个线性searchO(n)实现的,这个线性search会随着$prime_array增长而线性减速。 其中array_key_exists函数是用散列查找O(1)来实现的,除非散列表得到极度填充(在这种情况下它只有O(n)),否则它将不会变慢。

到目前为止,我不得不通过反复试验来发现big-O,偶尔还要看源代码 。 现在对于这个问题

是否有一个理论(或实际)的大O时代的所有PHP内置函数列表?

*或至less是有趣的

例如,很难预测列出的函数的大O,因为可能的实现依赖于PHP的未知核心数据结构:array_merge,array_merge_recursive,array_reverse,array_intersect,array_combine,str_replace(带数组input)等等。

由于它似乎并没有任何人以前做过,所以我认为这是一个好主意,以供参考的地方。 我已经去了,无论是通过基准testing或代码撇取来表征array_*函数。 我试图把更有趣的Big-O放在最前面。 这个清单不完整。

注意:假设一个哈希查找计算的所有Big-O是O(1),即使它真的是O(n)。 n的系数太低,在查找Big-O的特性开始生效之前,存储一个足够大的数组的内存开销会伤害到你。 例如,在N = 1和N = 1,000,000时,对array_key_exists的调用之间的差异大约增加了50%。

有趣的点

  1. isset / array_key_existsin_arrayarray_search
  2. + (联合)比array_merge快一点(看起来更好)。 但它的工作方式不同,所以记住这一点。
  3. shufflearray_rand在同一个Big-O层上
  4. 由于重新索引惩罚, array_pop / array_pusharray_shift / array_unshift

查找

array_key_exists O(n)但是非常接近于O(1) – 这是因为碰撞中的线性轮询,但是由于碰撞的几率很小,系数也很小。 我发现你把HASH查找当作O(1)来给出一个更现实的big-O。 例如,N = 1000和N = 100000之间的差异只有大约50%的减速。

isset( $array[$index] ) O(n)但真正接近O(1) – 它使用与array_key_exists相同的查找。 由于它是语言结构,如果密钥是硬编码的,它将caching查找,从而在重复使用相同密钥的情况下导致加速。

in_array O(n) – 这是因为它通过数组进行线性search直到find值。

array_search O(n) – 它使用与in_array相同的核心函数,但返回值。

队列function

array_push O(Σvar_i,对于所有我)

array_pop O(1)

array_shift O(n) – 它必须重新索引所有的键

array_unshift O(n +Σvar_i,对于所有我) – 它必须重新索引所有的键

arrays相交,联合,减法

array_intersect_key如果相交100%做O(Max(param_i_size)*Σparam_i_count,对于所有我),如果相交0%相交O(Σparam_i_size,对于所有我)

array_intersect如果相交100%做O(n ^ 2 *Σparam_i_count,对于所有我),如果相交0%相交O(n ^ 2)

array_intersect_assoc如果相交100%做O(Max(param_i_size)*Σparam_i_count,对于所有我),如果相交0%相交O(Σparam_i_size,对于所有我)

array_diff O(πparam_i_size,对于所有我) – 这是所有param_sizes的产物

array_diff_key O(Σparam_i_size,对于i!= 1) – 这是因为我们不需要迭代第一个数组。

array_merge O(Σarray_i,i!= 1) – 不需要迭代第一个数组

+ (union)O(n),其中n是第二个数组的大小(即array_first + array_second) – 比array_mergeless开销,因为它不必重新编号

array_replace O(Σarray_i,对于所有我)

随机

shuffle O(n)

array_rand O(n) – 需要线性轮询。

明显的大O

array_fill O(n)

array_fill_keys O(n)

range O(n)

array_splice O(offset + length)

array_slice O(offset + length)或者O(n)如果length = NULL

array_keys O(n)

array_values O(n)

array_reverse O(n)

array_pad O(pad_size)

array_flip O(n)

array_sum O(n)

array_product O(n)

array_reduce O(n)

array_filter O(n)

array_map O(n)

array_chunk O(n)

array_combine O(n)

我想感谢Eureqa让我们很容易地findfunction的大O. 这是一个惊人的免费程序,可以find任意数据的最佳拟合function。

编辑:

对于那些怀疑PHP数组查询是O(N) ,我写了一个基准testing(对于大多数实际值,它们仍然是有效的O(1) )。

php数组查找图

 $tests = 1000000; $max = 5000001; for( $i = 1; $i <= $max; $i += 10000 ) { //create lookup array $array = array_fill( 0, $i, NULL ); //build test indexes $test_indexes = array(); for( $j = 0; $j < $tests; $j++ ) { $test_indexes[] = rand( 0, $i-1 ); } //benchmark array lookups $start = microtime( TRUE ); foreach( $test_indexes as $test_index ) { $value = $array[ $test_index ]; unset( $value ); } $stop = microtime( TRUE ); unset( $array, $test_indexes, $test_index ); printf( "%d,%1.15f\n", $i, $stop - $start ); //time per 1mil lookups unset( $stop, $start ); } 

你几乎总是想用isset而不是array_key_exists 。 我没有看内部,但我很确定array_key_exists是O(N),因为它遍历数组中的每一个键,而isset尝试使用相同的哈希algorithm来访问该元素你访问一个数组索引。 那应该是O(1)。

一个“窍门”要注意的是:

 $search_array = array('first' => null, 'second' => 4); // returns false isset($search_array['first']); // returns true array_key_exists('first', $search_array); 

我很好奇,所以我testing了这个区别:

 <?php $bigArray = range(1,100000); $iterations = 1000000; $start = microtime(true); while ($iterations--) { isset($bigArray[50000]); } echo 'is_set:', microtime(true) - $start, ' seconds', '<br>'; $iterations = 1000000; $start = microtime(true); while ($iterations--) { array_key_exists(50000, $bigArray); } echo 'array_key_exists:', microtime(true) - $start, ' seconds'; ?> 

is_set: 0.132308959961秒
array_key_exists: 2.33202195168秒

当然,这并不显示时间复杂性,但它确实显示了这两个函数是如何相互比较的。

要testing时间复杂性,请比较在第一个键和最后一个键上运行这些function所需的时间。

你特别描述的情况的解释是关联数组被实现为散列表 – 所以通过键(和相应的array_key_exists )查找是O(1)。 但是,数组并不是按值进行索引的,因此在一般情况下发现数组中是否存在值的唯一方法是线性search。 那里并不奇怪。

我不认为有PHP方法的algorithm复杂性的具体全面的文档。 但是,如果需要付出很大的努力,您可以随时查看源代码 。