Clojure 可变性：O(1) 更新向量的性能答案

【问题标题】：Clojure Mutability: O(1) Performance to update vectorClojure 可变性：O(1) 更新向量的性能
【发布时间】：2016-06-11 19:36:21
【问题描述】：

在 Java 中，假设我有一个整数数组：int[] a = {1, 2, 3, 4, 5};。如果我想更改数组中的一个元素，我可以通过更改内存中某个地址的数据来实现：a[2] = 9; => {1, 2, 9, 4, 5}。

在 Clojure 中，我可以有一个向量：(def a [1 2 3 4 5])。如何在保证最坏情况时间复杂度为 O(1) 的情况下更改向量中某个位置的元素？我读过assoc 关键字的平均时间复杂度为 O(1)，但这不是我想要的。另外，我查看了瞬态向量，但我还没有找到一个在 O(1) 中更新向量的好且简单的示例。

【问题讨论】：

你已经知道数组有 O(1) 更新，向量有平均 O(1) 更新——这两种数据类型都可以从 Clojure 中使用，这里还有问题要回答吗？跨度>
@noisesmith 是的，有一个问题。是否存在具有上述性能的原始 Clojure 数据结构？此外，如上所述，由于平均时间复杂度是有用的，在这种情况下它不是。 stackoverflow.com/questions/17048076/…。这张表显示 assoc 实际上是 O(logn)（以 32 为底）。它还表明，没有任何 Clojure 数据结构具有真正的 O(1) 最坏情况访问时间或更新时间。
没有原语。 Clojure 是一个 java 库，如果你想要 java 数据结构，你可以在你的 Clojure 代码中使用它们。

标签： performance vector clojure functional-programming time-complexity

【解决方案1】：

在当前实现中，Clojure 向量的复杂度为 O(log_32(n))（以 32 为底的对数）。在数学上，O(log_32(n)) 与 O(log(n)) 是一样的。差异不是理论上的，而是实际的：

AFAICT，因为 Clojure 持久向量不能包含超过 40 亿个元素，所以 log_32(n) 永远不会大于 7。所以，在某种程度上，它是恒定的时间:)。这说明 Persistent Hash Tries 中的分支因子为 32（与许多分支因子为 2 的树数据结构不同）。
恒定因素很重要！ Java 数组的更新将比持久向量快得多。您不应该考虑渐近复杂性，而是想知道这个常数因素对您来说是否太大。如果是，请查看transients。

【讨论】：

【解决方案2】：

在 Clojure 中，向量是一种特定的数据类型 - 它是不可变的并且具有 O(log_32(n)) 更新，返回一个通常在结构上与原始向量共享的新向量。

如果你需要 O(1) 更新，你可以使用数组，所有 Java 的数据类型都可以从 Clojure 中使用。我在这里使用into 只是为了在repl 中有一个易于阅读的表示-每次使用都会创建一个新向量，因此您可能希望在对性能敏感的代码中避免这种情况。

+user=> (def a (into-array Object [:a 1 :b "m" (java.util.Date.)]))
#'user/a
+user=> a
#object["[Ljava.lang.Object;" 0x456d6c1e "[Ljava.lang.Object;@456d6c1e"]
+user=> (into [] a)
[:a 1 :b "m" #inst "2016-06-11T20:28:05.230-00:00"]
+user=> (aset a 2 'new-contents)
new-contents
+user=> (into [] a)
[:a 1 new-contents "m" #inst "2016-06-11T20:28:05.230-00:00"]

Clojure 中有多种functions defined for working with arrays。

【讨论】：