Python list.clear复杂性[重复]

Posted 2023-02-19

【中文标题】Python list.clear复杂性[重复]

【英文标题】：Python list.clear complexity [duplicate]

【发布时间】：2018-04-09 16:12:51

【问题描述】：

Python 3 方法list.clear() 的复杂度是多少？

这里没有给出：https://wiki.python.org/moin/TimeComplexity

在documentation里面据说和del a[:]是等价的，但是不知道这个函数本身的复杂度。是 是O(n) 还是O(1)？

我查看了listobject.c。找到了这个。

int
PyList_ClearFreeList(void)

    PyListObject *op;
    int ret = numfree;
    while (numfree) 
        op = free_list[--numfree];
        assert(PyList_CheckExact(op));
        PyObject_GC_Del(op);
    
    return ret;

这里看起来像O(n)，但我不确定这是否是正确的代码。

我正在开发一个具有性能需求的程序，其中一个列表被反复填充和清空，我试图找到清空它的最佳方法（因为只有一种方法可以填充它） .

如果这个函数是O(n)，我就每次创建一个新列表，这有它自己的成本，但我不知道更好的方法。

我想到的另一个问题是 Python 有一个垃圾收集器，所以如果我不释放这些对象（每次都创建新列表，通过重新分配变量名让另一个无人看管），Python 会在后台进行删除（我不确定这个信息），所以我不会加快应用上述任何方法的速度，因为结果是相同的。

感谢任何知识。谢谢。

【参考方案1】：

您找到的函数与 Python 中的list.clear() 无关。你需要的是_list_clear(PyListObject *a)，可以找到here。

因此，如果您查看该方法的实现，它看起来如下：

...
static int
_list_clear(PyListObject *a)

    Py_ssize_t i;
    PyObject **item = a->ob_item;
    if (item != NULL) 
        /* Because XDECREF can recursively invoke operations on
           this list, we make it empty first. */
        i = Py_SIZE(a);
        Py_SIZE(a) = 0;
        a->ob_item = NULL;
        a->allocated = 0;
        while (--i >= 0) 
            Py_XDECREF(item[i]);
        
        PyMem_FREE(item);
    
    /* Never fails; the return value can be ignored.
       Note that there is no guarantee that the list is actually empty
       at this point, because XDECREF may have populated it again! */
    return 0;

...

但是，最重要的几行是您要检索列表大小的行：

i = Py_SIZE(a);

还有那些，你正在删除一个元素：

...
    while (--i >= 0) 
        Py_XDECREF(item[i]);
    
...

由于Py_XDECREF 的性能不依赖于列表的大小，我们可以将其视为常数或 O(1)。由于Py_XDECREF被称为list times的大小，所以整体的时间复杂度是线性的，所以_list_clear的时间复杂度是O(n)。

正如@superb rain 所指出的，Py_XDECREF 对于某些元素可能会变得相当“沉重”（由于可能的递归调用），虽然它与输入大小没有直接关系，但我们可以通过引入参数e - 减少元素引用计数的总成本。在这种解释中，总时间复杂度为 O(n+e)。