字符串类擦除成员函数的C++时空复杂度

Posted 2023-02-19

【中文标题】字符串类擦除成员函数的C++时空复杂度

【英文标题】：C++ Time and Space Complexity of string class erase member function

【发布时间】：2019-03-22 19:42:37

【问题描述】：

我想知道是否有人知道 C++ string::erase 函数的实现及其复杂性。我知道 C++ 字符串是字符的对象。我假设它没有分配和创建一个新的字符对象，然后从旧字符串 O(n) 和 O(n) 空间中复制字符。它是否在字符 O(n) 和 O(1) 空间上移动？我看过 cplusplus.com 和 Bjarne Stroustrup 的书，但找不到答案。有人可以指点我实现它的源代码或知道答案吗？

谢谢！

【问题讨论】：

只知道它会比任何自制的实施都要好。所以从用户的角度来看，它是 O(AlwaysBetterThanYourImplementation) :)

@OmidCompSCI 这听起来更像是一种信仰的表达，而不是实际的知识。许多算法都很简单，最优解决方案显而易见，在这种情况下，大多数自制实现最终将与标准库的解决方案处于同一 O() 类中。几乎可以肯定 std::string::erase() 属于该类别（可能通过 memmove() 或类似的方式在 O(N) 中实现）

您要阅读的源代码在您自己的计算机上的string 头文件或它包含的某个文件中。

无论是将元素向后移动还是分配一个新字符串，最坏的情况都是 O(n)。

感谢大家的回复。谢谢马丁向我展示了标准。通读标准，它似乎将子字符串从起始索引复制到 pos 索引（跳过 xlen 字符），然后将结束字符 pos + xlen 复制到 size()。这意味着它将是 O(n) 和 O(n) 空间，除非我弄错了。

【参考方案1】：

作为stated in the comments，该标准没有为许多basic_string 函数（包括erase）指定任何复杂性要求。这部分是因为历史上存在许多不同的实现策略（最著名的是写时复制在 C++98 时代很流行），因此委员会不愿过于精确地指定任何内容。

典型的现代实现的基本行为非常类似于vector<char>：插入和删除在最后很便宜（通过摊销重新分配），在开始时很昂贵。处理小字符串时根本不分配内存（通过重用指针的空间来存储字符）。这意味着如果它变得非常短，擦除可能会导致复制整个字符串（但副本很便宜）。这也意味着迭代器和引用比vector 更容易失效。

没有任何算法在string 上表现得更好，但是有一些替代的数据结构具有不同的性能特征。 rope 是其中的典型代表，因为它提供的访问速度稍慢，但插入和删除速度更快。

【讨论】：

太棒了！感谢您的分解和帮助！我会投票，但我还没有足够的声誉。