std :: list :: reverse에 왜 O (n) 복잡성이 있습니까?

std::listC ++ 표준 라이브러리 의 클래스에 대한 역 기능 이 선형 런타임을 갖는 이유는 무엇 입니까? 이중 연결 목록의 경우 역 기능이 O (1)이어야한다고 생각합니다.

이중으로 연결된 목록을 바꾸려면 머리와 꼬리 포인터를 전환하면됩니다.

가설 적 reverse으로 O (1) 일 수 있습니다 . 링크 된 목록의 방향이 현재 목록이 작성된 원래의 방향과 같은지 또는 반대인지를 나타내는 부울 목록 멤버가있을 수 있습니다 (가설 ​​적으로).

불행히도, 기본적으로 다른 작업의 성능이 저하됩니다 (점근선 런타임을 변경하지 않아도). 각 작업에서, 링크의 "다음"또는 "이전"포인터를 따를 지 여부를 고려하기 위해 부울을 참조해야합니다.

이것은 비교적 드문 작업으로 간주되었으므로 표준 (구현을 지시하지 않고 복잡성 만)은 복잡성이 선형 일 수 있다고 명시했습니다. 따라서 "다음"포인터는 항상 같은 방향을 분명하게 의미하여 일반적인 작업 속도를 높입니다.

목록에 각 노드 의“ ”및“ ”포인터 의 의미를 바꿀 수 있는 플래그가 저장되어 있으면 O (1) 일 수 있습니다 . 목록을 되 돌리는 것이 빈번한 작업이라면 실제로 그러한 추가가 유용 할 수 있으며 현재 표준에 의해 구현이 금지 되는 이유를 모르겠습니다 . 그러나 이러한 플래그를 사용 하면 목록의 일반적인 순회 가 더 비쌉니다 (상수 요인에 의해서만)prevnext

current = current->next;

에 operator++리스트 반복자, 당신은 얻을 것

if (reversed)
  current = current->prev;
else
  current = current->next;

쉽게 추가하기로 결정한 것이 아닙니다. 목록이 일반적으로 반대보다 훨씬 더 자주 통과한다는 점을 감안할 때 표준 이이 기술 을 요구 하는 것은 매우 현명하지 않습니다 . 따라서, 역동 작은 선형 복잡성을 가질 수있다. 그러나 앞에서 언급했듯이 t ∈ O (1) ⇒ t ∈ O ( n )은 기술적으로“최적화”구현이 허용됩니다.

Java 또는 이와 유사한 배경에서 온 경우 반복자가 매번 플래그를 확인해야하는 이유가 궁금 할 수 있습니다. 우리는 대신에 두 가지 반복자 유형 공통 기본 형식에서 파생 된 모두를 가지고 있고,이 수 없습니다 std::list::begin및 std::list::rbegin다형 적절한 반복자를 반환? 가능하면 반복자를 진행시키는 것은 간접적 인 (인라인하기 어려운) 함수 호출이므로 모든 것이 더 나빠질 것입니다. Java에서는 어쨌든이 가격을 정기적으로 지불하지만 성능이 중요 할 때 많은 사람들이 C ++에 도달하는 이유 중 하나입니다.

주석에서 Benjamin Lindley 가 지적한 것처럼 reverse반복자를 무효화 할 수 없기 때문에 표준에 의해 허용되는 유일한 접근 방식은 반복자 내부의 목록에 포인터를 저장하여 이중 간접 메모리 액세스를 유발하는 것으로 보입니다.

양방향 반복자를 지원하는 모든 컨테이너에는 rbegin () 및 rend ()라는 개념이 있으므로이 질문에 대한 답이 없습니까?

이터레이터를 되돌리고이를 통해 컨테이너에 액세스하는 프록시를 작성하는 것은 쉽지 않습니다.

이 비 작동은 실제로 O (1)입니다.

같은 :

#include <iostream>
#include <list>
#include <string>
#include <iterator>

template<class Container>
struct reverse_proxy
{
    reverse_proxy(Container& c)
    : _c(c)
    {}

    auto begin() { return std::make_reverse_iterator(std::end(_c)); }
    auto end() { return std::make_reverse_iterator(std::begin(_c)); }

    auto begin() const { return std::make_reverse_iterator(std::end(_c)); }
    auto end() const { return std::make_reverse_iterator(std::begin(_c)); }

    Container& _c;
};

template<class Container>
auto reversed(Container& c)
{
    return reverse_proxy<Container>(c);
}

int main()
{
    using namespace std;
    list<string> l { "the", "cat", "sat", "on", "the", "mat" };

    auto r = reversed(l);
    copy(begin(r), end(r), ostream_iterator<string>(cout, "\n"));

    return 0;
}

예상 출력 :

mat
the
on
sat
cat
the

이를 감안할 때 표준위원회는 컨테이너가 필요하지 않기 때문에 컨테이너의 O (1) 역 순서를 의무화하는 데 시간이 걸리지 않았으며 표준 라이브러리는 엄격하게 필요한 것만 지시하는 원칙에 따라 크게 구축되었습니다. 복제 방지.

그냥 내 2c.

모든 노드를 순회 n하고 데이터를 업데이트해야 하기 때문에 (업데이트 단계는 실제로 O(1)) 이것은 전체 작업을 O(n*1) = O(n)합니다.

또한 모든 노드에 대해 이전 및 다음 포인터를 교체합니다. 그것이 선형이 필요한 이유입니다. 이 LL을 사용하는 함수가 LL에 대한 정보를 정상적으로 액세스하는지 또는 역방향으로 액세스하는지와 같이 입력으로 가져 오면 O (1)에서 수행 할 수 있습니다.

알고리즘 설명 만. 요소가있는 배열이 있다고 가정하면 반전해야합니다. 기본 아이디어는 첫 번째 위치의 요소를 마지막 위치로 변경하고 두 번째 위치의 요소를 두 번째 위치로 변경하는 등 각 요소를 반복하는 것입니다. 배열의 중간에 도달하면 모든 요소가 변경되므로 (n / 2) 반복에서 O (n)으로 간주됩니다.

목록을 역순으로 복사해야하기 때문에 O (n)입니다. 각 개별 항목 작업은 O (1)이지만 전체 목록에 n 개가 있습니다.

물론 새로운리스트를위한 공간을 설정하고 나중에 포인터를 변경하는 등의 상수 시간 연산이 있습니다. O 표기법은 1 차 n 인자를 포함하면 개별 상수를 고려하지 않습니다.