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nth_element实现的复杂性

algorithm

有谁知道不同实现的预期运行时间和最坏情况运行时间std::nth_element?我几乎每天都使用这种算法。

我对最近Microsoft Compilers附带的STL版本特别感兴趣,但是有关此主题的任何信息都将有所帮助。

请注意,这不是该问题的重复项。我了解存在哪些算法,但是我对哪种实现使用哪种算法感兴趣。

对于背景,有众所周知的算法可以做到这一点。一种是O(n)平均情况,而O(n log
n)最坏情况,一种是O(n)最坏情况,但实践中较慢(中位数的中位数)。还要注意,这里有一些有趣的实现策略,它们可以在实践中获得最快的最坏情况O(n)运行时间。该标准说,这必须在O(n)平均时间更糟。


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2020-07-28

共1个答案

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预期运行时间为O(N)对于大多数实现,最坏的情况下运行时间为O(N*N),因为大多数实现都使用QuickSelect,并且QuickSelect可能会运行到坏分区中。对于Microsoft
VS2008,VS2010和VS2012来说确实如此。

现在有了新的ISO C ++ 2011标准,std :: sort的复杂性得到了加强-保证为O(N * log
N),并且不会出现更糟的情况,因为使用了DavidMusser的IntroSort:-使用QuickSort以及阵列的某些部分遇到坏分区,交换到堆排序。

理想情况下,应完全相同地应用std :: nth_element,但ISO C ++ 2011标准并未严格要求复杂性。因此,在最坏的情况下std ::
nth_element可以为O(N * N)。这可能是因为在大卫·穆瑟(David Musser)的原始论文(请参阅此处)中,他没有提到如果QuickSelect变差应将哪种算法交换给他。

在最坏的情况下,可以使用5个组的中位数中位数(我看过一篇论文,推荐使用7个组,但找不到)。因此,如果分区变坏,std ::nth_element的高质量实现可以使用QuickSelect并交换到中位数。这将保证O(N)的行为。通过使用采样可以改进QuickSelect,使最坏的情况不太可能发生,但并非不可能。

2020-07-28