是否可以在 O(1) 时间内为 C++ 向量分配新值？

Posted 2023-02-21

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【中文标题】是否可以在 O(1) 时间内为 C++ 向量分配新值？【英文标题】：Is it possible to assign new value to C++ vector in O(1) time? 【发布时间】：2016-04-14 06:54:14 【问题描述】：

考虑以下 Python 程序，其步骤如下：

1) 两个列表 A 和 B 被初始化。

2) 我们分配 A = B。这个操作的时间复杂度是 O(1)。

3) 我们为 B 分配了一个不会改变 A 的新列表。

A = [1, 2, 3]
B = [7, 8]
# A contains [1, 2, 3]
# B contains [7, 8]

#------------------------------------

A = B
# A contains [7, 8]
# B contains [7, 8]
# time complexity: O(1)

#------------------------------------

B = [55, 66, 77, 88]
# A still contains [7, 8]
# B now contains [55, 66, 77, 88]

现在，我想在 C++ 中做类似的事情，其中 A 和 B 是向量：

1) 两个向量 A 和 B 被初始化。

2) 我们分配A = B。根据en.cppreference.com，这个操作的时间复杂度是O(n)。

3) 我们为 B 分配了一个不会改变 A 的新列表。

vector<int> A = 1, 2, 3;
vector<int> B = 7, 8;
// A contains [1, 2, 3]
// B contains [7, 8]


A = B;   
// A contains [7, 8]
// B contains [7, 8]
// time complexity: O(n)


B = 55, 66, 77, 88;
// A still contains [7, 8]
// B now contains [55, 66, 77, 88]

我的问题

Python 和 C++ 程序之间的区别在于步骤 2) 的时间复杂度，我们在其中分配 A = B。

在 Python 中，它需要 O(1) 时间，因为我们只更改了一个引用。 A 然后“指向”B，即 A 和 B 都是对同一个对象的引用。在 C++ 中，它需要 O(n) 时间，因为 B 的内容被复制到 A。A 并不“指向”与 B 相同的对象。

有没有办法让 C++ 中的向量 A 在 O(1) 时间内指向向量 B？

注意：我对 C++ 不是很熟悉，所以我什至不知道在 C++ 中将 A 和 B 视为对向量对象的引用是否有效。

【问题讨论】：

Python 变量基本上是指针。也许你也想在 C++ 中创建 A 和 B 指针？虽然 C++ 有引用，但它们不能以相同的方式使用，因为 C++ 中的引用不能“重新分配”。初始化后，引用将始终引用它最初初始化的内容。更改“引用”的唯一解决方案是使用指针，但是在做一些简单的事情（例如索引向量）时，您必须使用指针取消引用。所以简而言之，不，C++ 没有办法做任何类似于 Python 的事情。您可以使用指针和动态分配的内存。然后，您只需确保在将 A 指向 B 之前将其删除。还有另一种解决方案，那就是使用std::vector 的包装类，它在内部使用指向向量的指针。这需要你重新实现std::vector 接口，但是对于大多数函数来说，它只是一个简单的内联函数，它调用容器向量对应的函数。 Python 习语不一定能很好地转换为 C++。如果您正在编写 C++ 代码，请用 C++ 编写，也就是“在罗马时，像罗马人那样做”。 【参考方案1】：

由于在将 B 分配给 A 之后不使用值（之后直接分配给它），因此您可以利用 C++11 移动语义：

vector<int> A = 1, 2, 3;
vector<int> B = 7, 8;
A = std::move(B);
// O(1), see below
// B is in indeterminate but usable state now (probably empty).

B = 55, 66, 77, 88;
// A still contains [7, 8]
// B now contains [55, 66, 77, 88]

移动赋值运算符的时间复杂度为：