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問題

平時經常使用到len函式來求一個List或者其他的長度，但是沒怎麼思考過，len函式的時間開銷是多少。 雖然感覺上不會用從頭到尾數一遍這種很弱的方法，而是會儲存一個size變數，但是一切還是要用事實來說話

程式設計驗證

首先很簡單粗暴地使用程式設計來看看時間花銷，分別驗證不同長度的List，呼叫len函式的時間開銷

A = [0 for i in range(1000)]
    B = [0 for i in range(100000)]
    C = [0 for i in range(10000000)]

    import time
    start = time.time()
    length = len(A)
    end = time.time()
    print length, 'time cost', end-start

    start = time.time()
    length = len(B)
    end = time.time()
    print length, 'time cost', end-start

    start = time.time()
    length = len(C)
    end = time.time()
    print length, 'time cost', end-start
 

結果如下：

1000 time cost 9.53674316406e-07
100000 time cost 9.53674316406e-07
10000000 time cost 0.0

可以看出的確符合我們的期望，在長度相差很大的情況下時間開銷相似，第三種情況下長度最長卻時間短到測不出來

原始碼分析

在Python目錄下的include資料夾中找到了如下的檔案listobject.h，其中看到一段程式碼

PyAPI_FUNC(PyObject *) PyList_New(Py_ssize_t size);
PyAPI_FUNC(Py_ssize_t) PyList_Size(PyObject *);
PyAPI_FUNC(PyObject *) PyList_GetItem(PyObject *, Py_ssize_t);
PyAPI_FUNC(int) PyList_SetItem(PyObject *, Py_ssize_t, PyObject *);
PyAPI_FUNC(int) PyList_Insert(PyObject *, Py_ssize_t, PyObject *);
PyAPI_FUNC(int) PyList_Append(PyObject *, PyObject *);
 

看出PyList_Size對應的就是len函式。而在object.h中看到一段程式碼

/* PyObject_VAR_HEAD defines the initial segment of all variable-size
 * container objects.  These end with a declaration of an array with 1
 * element, but enough space is malloc'ed so that the array actually
 * has room for ob_size elements.  Note that ob_size is an element count,
 * not necessarily a byte count.
 */
#define PyObject_VAR_HEAD               \
    PyObject_HEAD                       \
    Py_ssize_t ob_size; /* Number of items in variable part */
 

所以的確是儲存了一個變數記錄size，當我們呼叫len函式時候直接找到這個size就行了，所以無論多長的List，呼叫len函式花費的時間基本相同，可以認為len函式時間開銷為O(1)