常見查詢演算法效能總結

2021-10-10 02:36:33 字數 1682 閱讀 7488

演算法

最壞情況下的執行時間的增長數量級

最壞情況下的執行時間的增長數量級

平均情況下的執行時間的增長數量級

平均情況下的執行時間的增長數量級

記憶體使用

查詢插入

查詢命中

插入順序查詢nn

n/2n

48n二分查詢

lgnn

lgnn/2

16n紅黑樹

2lgn

2lgn

lgnlgn

64n拉鍊法雜湊表

n/(2m)

n/m48n+32m

使用的資料結構

優點缺點

順序查詢(鍊錶)

適用於小型問題

對於大型符號表很慢

二分查詢(二分查詢)

最優的查詢效率和空間需求,能夠進行有序性相關的操作

插入操作很慢

二叉查詢樹

實現簡單,能夠進行有序性相關操作

沒有效能上界的保證,鏈結需要額外的空間

平衡二叉查詢樹(紅黑樹)

最優的查詢和插入效率,能夠進行有序性相關的操作

鏈結需要額外的空間

雜湊表能夠快速地查詢和插入常見型別的資料

我將測試**放在測試樣例是統計一段文字**現頻率最高的單詞,測試步驟如下:

git clone 

cd algorithms-fourth-edition-cpp

mkdir build && cd build

cmake ..

make

../bin/test_search ../data/tale.txt

結果:

sequential_search algo find "the" with largest times 7989 and cost time 11.7608[sec] //順序查詢

binary_search algo find "the" with largest times 7989 and cost time 0.567544[sec] //二分查詢

bst_search algo find "the" with largest times 7989 and cost time 0.56815[sec] //二叉查詢樹

rbt_search algo find "the" with largest times 7989 and cost time 0.137314[sec] //紅黑樹

ht_search algo find "the" with largest times 7989 and cost time 0.043644[sec] //雜湊表

結論:

從結果中可以看出雜湊表的速度是最快的,其次是紅黑樹,二分查詢樹和二分查詢差不多,順序查詢速度特別慢.所以在不考慮有序性相關的操作之外,雜湊表無疑是最優選擇,而且實現簡單.其次才考慮紅黑樹,雖然效能很好,但實現複雜.

相對二叉查詢樹,雜湊表的優點在於**更簡單,且查詢時間最優(常數級別,只要鍵的資料型別是標準的或者簡單到我們可以為它寫出滿足均勻性假設的高效雜湊函式即可).二叉查詢樹相對於雜湊表的優點在於抽象結構更簡單(不需要設計雜湊函式),紅黑樹可以保證最壞情況下的效能且它能夠支援的操作更多(如排名、選擇、排序和範圍查詢).根據經驗法則,大多數程式設計師的第一選擇是雜湊表,在其他因素更重要時才會選擇紅黑樹.

以上結論來自於《演算法第4版》

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