Python 如何优化循环中的字符串连接？

在 Python 中连接字符串：实现效率

在 Python 中，将一个字符串附加到另一个字符串传统上是通过赋值来完成的：

var1 = "foo"
var2 = "bar"
var3 = var1 + var2

虽然这种方法很简单，但在连接多个字符串时，尤其是在循环中，它可能会变得低效。为了解决这个问题，CPython 引入了一种优化来增强此类场景下的性能。

CPython 的字符串连接优化

CPython 的优化涉及字符串的就地扩展。当一个字符串连接到仅由一个变量引用的另一个字符串的末尾时，解释器会尝试扩展原始字符串而不是创建一个新对象。此操作摊销为 O(n)，意味着在循环中追加多个字符串的时间复杂度显着降低。

例如以下代码：

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

时间复杂度为 O(n^2)，现在运行时间为 O(n)。

优化的影响

此优化对性能有很大影响，特别是对于循环中的字符串连接。经验测试表明，附加一百万个字符串现在只需 173 毫秒，而使用旧的 O(n^2) 方法则需要 14.6 秒。

限制

这很重要请注意，此优化特定于 CPython，可能不适用于 PyPy 或 Jython 等其他 Python 实现。此外，它仅适用于单个变量引用字符串时。如果存在多个引用，则不会扩展原始字符串对象，并且会失去性能优势。

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