Question

无法找到足够扎实的理由，为什么将字典功能（例如 .values（）和 .keys（））视为 O（1） （大写O表示法）。（不确定 .items（）是否也被视为O（1））

Answer 1

我不精通python，但是我发现了这一点：

Dictionary view objects

dict.keys()，dict.values()和   dict.items()是视图对象。他们提供了关于   字典的条目，这意味着当字典更改时，   该视图反映了这些变化。

字典视图可以迭代生成各自的数据，   [...]

这意味着dict.keys()等不会返回新对象，而只是可以迭代字典的薄包装器。因此，获得此 view 是O(1)。遍历元素并非如此。

Answer 2

您发现对.keys()和.values()（和.items()）的引用为O（1）时，强调了性能，因为它与Python 2相反，函数返回列表，并需要O（N）时间从字典中复制对所有相关对象的引用。

在Python 3中由这些方法返回的视图对象上进行迭代仍将花费O（N）时间，因为无法避免访问每个项目，因为这是整个迭代的重点。 keys和items视图确实提供O（1）成员资格测试（例如(somekey, somevalue) in somedict.items()），这比在列表中搜索项目要高效得多。

Answer 3

此答案仅适用于Python 3。

正如其他人所指出的，.values()，.items()和.keys()将视图返回到字典。本质上，它打开一个窗口以查看内部内容。如果要将其用作list，tuple或其他对象，则需要手动对其进行迭代，从而导致O（n）：

d = {i: i for i in range(100)} # Just creating a random dictionary
values = d.values() # This will get the view (O(1))
values = list(values) # Turn values to a list (O(n))
print(values[5]) # Print element 6 of the list.

关于实现的文档很少，因此字典视图的时间也很复杂（尽管我在下面做了一些源代码注释）。如果您想要项，值或键的列表，则必须为O（n），因为它需要遍历所有元素才能获得列表；但是，通过一些测试，您可以看到视图在O（1）时间内支持某些功能，例如成员检查：

import timeit 

# code snippet to be executed only once 
small_dict = "test_dict_1 = {i: i for i in range(100)}"
large_dict = "test_dict_1 = {i: i for i in range(1000000)}"

# code snippet whose execution time is to be measured 
view_code = ''' 
values_view = test_dict_1.values()
5 in values_view
'''

# timeit statement 
print(timeit.timeit(setup=small_dict, stmt=view_code, number=100000)) # 0.08737383900006535
print(timeit.timeit(setup=large_dict, stmt=view_code, number=100000)) # 0.05472081500192871

因此，视图支持O（1）中的某些操作，这就引出了问题。视图全部可以做什么？

以下是CPython特有的：

TLDR：字典视图可以支持典型的set可以执行的某些核心逻辑，例如contains，xor和...（以及将来基于源注释的逻辑）代码）。

python的优点在于它是开源的。稍加动机，您就可以深入研究the dictionary source code。

如果您开始研究字典代码，您会注意到keys和values这两个字典都已存储；但是，这对于解释字典视图的工作原理仍然无济于事。

从3950行开始，有一个很棒的评论：

/***********************************************/
/* View objects for keys(), items(), values(). */
/***********************************************/

从那里您可以开始看到视图或多或少地被视为sets，并允许进行几套O（1）操作，包括子集操作和成员资格检查。

我可以看到的操作受支持：和，或，或，

查看子集检查：

/* Return 1 if self is a subset of other, iterating over self;
   0 if not; -1 if an error occurred. */
static int
all_contained_in(PyObject *self, PyObject *other)
...

查看交叉点（4173行）：

PyObject*
_PyDictView_Intersect(PyObject* self, PyObject *other)

查看不相交（第4252行）：

static PyObject*
dictviews_isdisjoint(PyObject *self, PyObject *other)
{

还有很多其他信息，但这应该是一个很好的起点。如果其他人可以详细说明，我希望获得有关此主题的更多信息。随时编辑我的答案以添加，编辑，删除或改写它。

为什么将.values（）和.keys（）确切地视为O（1）？

3 个答案: