Wie effizient ist die String-Verkettung in Python und wann wird sie optimiert?

Wie hänge ich in Python effizient einen String an einen anderen an?

Das Anhängen eines Strings an einen anderen String ist effizient Optimieren Sie den Betrieb, insbesondere für Szenarien mit mehreren Verkettungen. Die in der Frage beschriebene traditionelle Methode, var3 = var1 var2, ist nicht immer die effizienteste.

CPython-Optimierung

CPython, die Standardimplementierung von Python, Verwendet eine spezielle Optimierung für die Zeichenfolgenverkettung, wenn nur ein Verweis auf die ursprüngliche Zeichenfolge vorhanden ist. Diese Optimierung versucht, die Zeichenfolge an Ort und Stelle zu erweitern, was zu einer amortisierten O(n)-Operation führt. Dies bedeutet, dass für Szenarien wie:

s = ""
for i in range(n):
    s += str(i)

die zuvor O(n^2) waren, jetzt bei O(n) deutlich schneller sind.

Implementierungsdetails< /h3>

Die Optimierung von CPython ist in der Funktion _PyBytes_Resize in bytesobject.c implementiert. Es ordnet Speicher für das Zeichenfolgenobjekt neu zu und erhöht seine Größe um den angegebenen Betrag. Bei Erfolg wird die Größe der Zeichenfolge aktualisiert und ein abschließendes Nullbyte gesetzt, um die Zeichenfolge zu beenden.

Empirische Verifizierung

Um diese Optimierung empirisch zu demonstrieren, berücksichtigen Sie Folgendes timeit-Ergebnisse:

$ python -m timeit -s"s=''" "for i in xrange(10):s+='a'"
1000000 loops, best of 3: 1.85 usec per loop
$ python -m timeit -s"s=''" "for i in xrange(100):s+='a'"
10000 loops, best of 3: 16.8 usec per loop
$ python -m timeit -s"s=''" "for i in xrange(1000):s+='a'"
10000 loops, best of 3: 158 usec per loop
$ python -m timeit -s"s=''" "for i in xrange(10000):s+='a'"
1000 loops, best of 3: 1.71 msec per loop
$ python -m timeit -s"s=''" "for i in xrange(100000):s+='a'"
10 loops, best of 3: 14.6 msec per loop
$ python -m timeit -s"s=''" "for i in xrange(1000000):s+='a'"
10 loops, best of 3: 173 msec per loop

Bei kleineren Strings ist der Overhead minimal, aber mit zunehmender Stringgröße wird der optimierte Ansatz deutlich effizienter.

Vorsicht

Es ist wichtig zu beachten, dass diese Optimierung nicht Teil der Python-Spezifikation ist. Es handelt sich um ein spezifisches Implementierungsdetail von CPython und ist möglicherweise in anderen Python-Implementierungen wie PyPy oder Jython nicht vorhanden.

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