javascript - array.prototype.includes 与 set.prototype.has 的时间复杂度

Question

当涉及到 javascript 中的集合与数组时，我一直在阅读有关现代 javascript 引擎时间复杂度的相互矛盾的答案。

我完成了 codility 的演示任务，这是一个简单的作业，旨在找到以下问题的解决方案:给定一个包含 N 个整数的数组 A，返回 A 中未出现的最小正整数(大于 0)。

例如，给定 A = [1, 3, 6, 4, 1, 2]，该函数应返回 5。

我的第一个解决方案是:

const solution = arr => {
    for(let int = 1;;int++) {
        if (!arr.includes(int)) {
            return int;
        }
    }
}

现在，奇怪的是，codility 说这个解决方案的时间复杂度为 O(n**2) (他们更喜欢复杂度为 O(n) 的解决方案。据我所知， array.prototype.includes 是线性搜索( https://tc39.es/ecma262/#sec-array.prototype.includes )意味着它应该具有 O(n) 时间复杂度。

如果我使用 Set 输入不同的解决方案，我会得到满分:

const solution = arr => {
  const set = new Set(arr);
  let i = 1;

  while (set.has(i)) {
    i++;
  }

  return i;
}

Codility 表示这显然具有 O(N) 或 O(N * log(N)) 的时间复杂度。

这是正确的吗？ array.prototype.includes 实际上是 O(n**2) 而不是 O(n) 吗？

最后，我有点困惑为什么 Set.has() 是首选，因为在我的控制台性能测试中，Array.includes() 始终优于首先创建 Set 然后在设置，如以下代码片段所示。

const rand = (size) => [...Array(size)].map(() => Math.floor(Math.random() * size));

const small = rand(100);
const medium = rand(5000);
const large = rand(100000);

const solution1 = arr => {
  console.time('Array.includes');
  for(let int = 1;;int++) {
    if (!arr.includes(int)) {
      console.timeEnd('Array.includes');
      return int;
    }
  }
}

const solution2 = arr => {
  console.time('Set.has');
  const set = new Set(arr);
  let i = 1;
  while (set.has(i)) {
    i++;
  }
  console.timeEnd('Set.has');
  return i;
}

console.log('Testing small array:');
solution1(small);
solution2(small);
console.log('Testing medium array:');
solution1(medium);
solution2(medium);
console.log('Testing large array:');
solution1(large);
solution2(large);

如果集合查找具有更好的时间复杂度(如果这是真的)并且是 codility 的首选，那么为什么我的性能测试偏向 array.prototype.includes 解决方案？

Answer 1

我知道这是一个老问题，但我仔细检查了数据。我也假设 Set.has 会是 O(1) 或 O(log N)，但在我的第一次测试中，它似乎是 O(N)。这些函数的规范也暗示了很多，但很难破译:https://tc39.es/ecma262/#sec-array.prototype.includes https://tc39.es/ecma262/#sec-set.prototype.has不过，在其他地方，他们也说 Set.has 必须是次线性的——而且我相信现代的实现是这样的。

根据经验，当我在一些代码 Playground 中运行Set.has时，它展示了线性性能......但在像节点和chrome这样的真实环境中，它们并没有令人惊讶。我不确定 Playground 在后端运行什么，但也许使用了 Set polyfill。所以要小心!

这是my test cases ， trim 以消除随机性:

const makeArray = (size) => [...Array(size)].map(() => size);

const small =  makeArray(1000000);
const medium = makeArray(10000000);
const large =  makeArray(100000000);

const solution1 = arr => {
  console.time('Array.includes');
  arr.includes(arr.length - 1)
  console.timeEnd('Array.includes');
}

const solution2 = arr => {
  const set = new Set(arr)
  console.time('Set.has');
  set.has(arr.length-1)
  console.timeEnd('Set.has');
}


console.log('** Testing small array:');
solution1(small);
solution2(small);
console.log('** Testing medium array:');
solution1(medium);
solution2(medium);
console.log('** Testing large array:');
solution1(large);
solution2(large);

但在 Chrome 中:

** Testing small array:
VM183:10 Array.includes: 1.371826171875 ms
VM183:17 Set.has: 0.005859375 ms
VM183:25 ** Testing medium array:
VM183:10 Array.includes: 14.32568359375 ms
VM183:17 Set.has: 0.009765625 ms
VM183:28 ** Testing large array:
VM183:10 Array.includes: 115.695068359375 ms
VM183:17 Set.has: 0.0048828125 ms

在节点 16.5 中:

Testing small array:
Array.includes: 1.223ms
Set.has: 0.01ms
Testing medium array:
Array.includes: 11.41ms
Set.has: 0.054ms
Testing large array:
Array.includes: 127.297ms
Set.has: 0.047ms

所以，是的，数组绝对是线性的，而集合要快得多。