C中动态数组的时间复杂度

Question

当我们考虑 Java 或 python (list) 中的动态数组时，附加元素的平均时间复杂度为 O(1)，最差时间复杂度为 O(n)强>。假设我们试图追加“m”个元素，那么每次我们达到最大数组大小时，我们将大小加倍，然后复制所有需要 2m+m = 3m 的元素，因此，O(m) 来追加 m 个元素（摊销）。

问题：考虑 C 语言，其中，为了有一个动态数组，我们有一个指向大小为 m 的数组开头的指针。现在，如果指针达到最大大小，那么我们使用 realloc() 来增加大小，然后使用 realloc() 将指针指向新创建的数组的第一个位置。因此，我们不会再次复制所有元素，而是只是移动指针以指向新创建的大小增加的数组。那么这将如何影响时间复杂度呢？

C 示例代码取自：here

enter code here
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
int *ptr, i , n1, n2;
printf("Enter size: ");
scanf("%d", &n1);

ptr = (int*) malloc(n1 * sizeof(int));

printf("Addresses of previously allocated memory: ");
for(i = 0; i < n1; ++i)
     printf("%u\n",ptr + i);

printf("\nEnter the new size: ");
scanf("%d", &n2);

// rellocating the memory
ptr = realloc(ptr, n2 * sizeof(int));

printf("Addresses of newly allocated memory: ");
for(i = 0; i < n2; ++i)
     printf("%u\n", ptr + i);

free(ptr);

return 0;

}

Enter size: 2
Addresses of previously allocated memory:26855472
26855476
Enter the new size: 4
Addresses of newly allocated memory:26855472
26855476
26855480
26855484

Answer 1

我不确定你在做什么，但我假设你想在代码中的某个地方使用

tmp = realloc(my_array, new size);
if(!tmp) {
//errors
}
my_array = tmp

而不是

new_array = malloc(array new size);
if(!new_array){
//errors
}
copy_array(my_array, new_array); //by a for loop or stuff like that
free(my_array);
my_array = new_array;

实际上两者是完全一样的，realloc 只是一个更具表现力的版本，它先执行 malloc 然后复制（也可能更快、更优化）。

realloc 是这样工作的：

• 如果可能，增加/减少当前为指针分配的区域大小并返回它。
• 如果没有（我们要扩展的区域前面已经分配了空间），请在 RAM 中找到其他位置并在那里分配，然后将旧区域复制到新区域中并返回指向新区域的指针。李>
• 如果没有找到地方，返回null

因此，如果您在重新分配时仍然使用将大小加倍的技巧，则整体复杂性不会改变。它将是摊销常数，最坏情况下是线性的。 如果您不使用技巧，例如，如果您在每次插入时重新分配，则复杂性将是最坏情况线性、平均线性、最佳情况常量。

编辑： realloc 并不是为了降低复杂性，但它可以提高性能，因为它不会复制元素。请注意，从编译器到另一个编译器以及您选择的源，它可能会有所不同。 使用 realloc 的另一个好理由是更清楚你的意图。 最后，不要像 myptr = realloc(myptr) 那样重新分配指向自身的指针，因为重新分配仍然会失败并返回 null，并且在覆盖之前不会释放 myptr，这会导致内存泄漏。