哈希表运行时复杂性(插入,search和删除)

为什么我在哈希表上看到这些函数的不同运行时复杂性?

在维基上,search和删除是O(n)(我认为哈希表的重点是有恒定的查找,所以如果search是O(n),有什么意义)。

在某些课程笔记中,我看到了一些复杂性,取决于某些细节,包括所有的O(1)。 为什么如果我能得到所有的O(1),还有其他的实现呢?

如果我在像C ++或Java这样的语言中使用标准哈希表,我可以期望时间复杂度是多less?

哈希表是O(1) 平均和摊销情况的复杂性,但它遭受O(n) 最坏的情况下的时间复杂性。 [我认为这是你的困惑所在]

哈希表由于以下两个原因而遭受O(n)最差的时间复杂度:

  1. 如果太多的元素被散列到同一个键中:查看这个键的内部可能需要O(n)次。
  2. 一旦散列表已经通过它的负载平衡 – 它必须重新哈希[创build一个新的更大的表,并重新插入每个元素到表]。

但是,据说O(1)平均和摊销情况是因为:

  1. 如果你select了一个好的哈希函数,而且你没有太大的负载平衡,很多项目将被哈希到相同的密钥是非常罕见的。
  2. 重新哈希操作,即O(n) ,最多可以在n/2操作后发生,这些操作全部假定为O(1) :因此,当您将每个操作的平均时间相加时,得到: (n*O(1) + O(n)) / n) = O(1)

请注意,由于重新哈希问题 – 实时应用程序和需要低延迟的应用程序 – 不应该使用散列表作为其数据结构。

编辑:散列表的其他问题: caching
另一个可能会在大型散列表中看到性能损失的问题是由于高速caching的性能。 哈希表遭受不良caching性能的影响 ,因此对于大量的收集 – 访问时间可能需要更长时间,因为您需要将表中的相关部分从内存重新加载回caching。

理想情况下,散列表是O(1) 。 问题是如果两个键不相等,但是它们导致相同的散列。

例如,假设string“这是最糟糕的时代”“绿色鸡蛋和火腿”都产生了123的散列值。

插入第一个string时,将其置于存储区123中。插入第二个string后,将看到存储区123的值已存在。 然后,它会将新值与现有值进行比较,看看它们是不是相等的。 在这种情况下,为该密钥创build一个数组或链表。 此时,检索此值成为O(n)因为散列表需要遍历该桶中的每个值以find所需的值。

因此,在使用哈希表时,使用具有非常好的哈希函数的密钥非常重要,因为哈希函数速度很快,并且通常不会导致不同对象的重复值。

合理?

取决于你如何实现散列,在最坏的情况下,它可以去O(n),在最好的情况下,它是0(1)(一般来说,如果你的DS不那么容易就可以实现)

也许你正在看空间的复杂性? 那是O(n)。 其他复杂性如哈希表条目所预期的那样。 search复杂性随着桶的数量增加而接近O(1)。 如果在最坏的情况下,散列表中只有一个桶,那么search复杂度是O(n)。

编辑回应评论我不认为这是正确的说O(1)是平均情况。 它确实是(如维基百科页面所说)O(1 + n / k)其中K是哈希表大小。 如果K足够大,那么结果就是O(1)。 但是假设K是10,N是100.在这种情况下,每个桶平均有10个条目,所以search时间肯定不是O(1)。 它是通过多达10个条目的线性search。

一些哈希表(杜鹃哈希)保证了O(1)查找