std::list::push_back() 的运行时间复杂度答案

【问题标题】：run time complexity of std::list::push_back()std::list::push_back() 的运行时间复杂度
【发布时间】：2015-01-03 12:08:21
【问题描述】：

以下代码的运行时间复杂度是多少

std::list<int> a;
a.push_back(1); //initialize
a.push_back(2);
a.push_back(3);
std::list<int>::iterator i = a.begin();
std::cout<<*(++i); // displays 2
std::cout<<*(++i); // displays 3

我正在编写一个目前在数据挖掘领域的程序，我需要注意它的时间副性能。我只是有一个疑问（我以前没有，因为我不关心我早期程序中的时间复杂度，因为它们是直截了当的）。因此，在更安全的方面，我想询问将元素添加到列表 a 的实际时间复杂度。上面表现得像数组的指针'i'让我怀疑它是否真的是一个数组或一个重载了++和*运算符的对象。

如果 'i' 是一个数组，那么 std::list::push_back() 的时间复杂度应该是 O(n)，这对于我的情况来说是不希望的。但如果不是，您能否解释运算符 * 和 ++ 所继承的算法，以便确定它们的时间复杂度？是否建议为我的案例使用列表？（如果 'i' 不是一个数组，那么假设 std::list::push_back() 的时间复杂度为 O(1) 是安全的）

对不起，我以前版本的问题不太可读

【问题讨论】：

我认为没有指针数组，列表中的元素指向下一个（和上一个）元素。
为什么你认为是O(N^2)???
*(++i) 怎么样？不像访问数组吗？
@chessHacker 这是一个迭代器，他们的 * 和 ++ 运算符重载。它们的行为不像在数组中。 * 确实取消引用迭代器。但 it++ 会跳转到列表中的下一个元素，而不是数组中。根据定义，列表元素在内存中并不相邻。
@chessHacker 就像访问迭代器一样。在某些方面，迭代器的接口与指针非常相似。

标签： c++ arrays list c++11 time-complexity

【解决方案1】：

所以应该有一个指针数组，每个指针指向链表中的每个节点。每次我们调用 push_back() 成员函数时，指针数组都应该被清除并重新分配；你不这么认为吗？

不，我不这么认为。标准中没有提到这样的数组，在 list 容器中有这样的数组会很奇怪。

作为旁注：如果存在这样的数组，那么它的增长将是 O(n)，而不是 O(n^2)。如果插入的大小在已满时相乘，这可能会使插入摊销 O(1)，例如 std::vector 会如何做。

【讨论】：

是的，但是当我们在上述情况下增加 i 时会发生什么？ i 是一个指针，所以 i++ 应该代表下一个数组元素对吗？就像在 i[1] 中，它与 *(i+1) 相同
i 不是指针，而是迭代器。 i++ 表示列表中下一个元素的迭代器，与任何数组无关。迭代器的接口与指针非常相似（指针可以用作数组的迭代器，但标准容器有其他类型的迭代器）。

【解决方案2】：

std::list 通常是双向链表实现，而不是数组实现。另一方面，std::list 是双向链表的更高层次抽象。

【讨论】：