Swift 的 String.count 的 BigO 是什么？

Question

swift使用String.count的时候是：

O(n) 每次调用它时，我们都会遍历整个 String 以对其进行计数

或

O(1)，其中 swift 之前存储了这个数组的大小并简单地访问它。

Answer 1

肯定是O(n)。来自Swift Book：

因此，如果不遍历字符串以确定其扩展字素簇边界，就无法计算字符串中的字符数。如果您正在处理特别长的字符串值，请注意count 属性必须遍历整个字符串中的 Unicode 标量才能确定该字符串的字符。

这有一些影响，其中最大的一个是整数下标（即str[5]）在标准库中不可用。在内部，String 使用 ASCII 或 UTF-16 编码（从 Swift 5 开始，它使用 UTF-8 only）。如果字符串仅使用 ASCII 字符，则 count 可以是 O(1) 但 ASCII 只有 127 个字符，因此请将此视为例外而不是规则。

另一方面，NSString 始终使用 UTF-16，因此访问其length 是O(1)。还要记住NSString.length != String.count（尝试带有表情符号的字符串，你会看到）。

至于您的第二个问题，它不会缓存count 以供后续调用。因此，每次调用count 都是O(n)，即使字符串没有改变。 Foundation repo 中的代码也证实了这一点。

Answer 2

在未能找到关于此的文档或无法在源代码中找到此函数后，我自己使用如下所述的性能测试对其进行了测试。它假设 O(1) 是可能的基于 PHP's Array 是 O(1)。 Swifts String.count 函数似乎是 O(n)。

结果

count 在之前被调用时是否已缓存？ （否）

我还测试了一次调用String.count 是否会缓存它。通过比较已经调用 count 和存储到变量中的结果，以确保在我们的正常测试中调用 .count 之前它没有被存储。

测试

import XCTest

class CountTests: XCTestCase {

    func test100K() {
        let testString = String(repeating: "a", count: 100000)
        self.measure {
            _ = testString.count
        }
    }

    func test1000K() {
        let testString = String(repeating: "a", count: 1000000)
        self.measure {
            _ = testString.count
        }
    }

    func test10000K() {
        let testString = String(repeating: "a", count: 10000000)
        self.measure {
            _ = testString.count
        }
    }

    func test10000KCached() {
        let testString = String(repeating: "a", count: 10000000)
        _ = testString.count
        self.measure {
            _ = testString.count
        }
    }

    func test10000KStrong() {
        let testString = String(repeating: "a", count: 10000000)
        let count = testString.count
        self.measure {
            _ = count
        }
    }
}

Answer 3

根据快速 Playground 测试，对我来说看起来像 O(n)。

for step in 1...10 {
    let length = step * 100000
    let string = String(repeating: "x", count: length)
    let start = Date()
    let stringLength = string.count
    let end = Date()
    print("Length: \(stringLength), time: \(end.timeIntervalSince(start))")
}

// Length: 100000, time: 0.00178205966949463
// Length: 200000, time: 0.00132298469543457
// Length: 300000, time: 0.00184988975524902
// Length: 400000, time: 0.00218689441680908
// Length: 500000, time: 0.00302803516387939
// Length: 600000, time: 0.00368499755859375
// Length: 700000, time: 0.0039069652557373
// Length: 800000, time: 0.00444602966308594
// Length: 900000, time: 0.0052180290222168
// Length: 1000000, time: 0.00539696216583252