字串中 push_back 和 + 的使用差別

在 C++ 中，std::string 是一個類似於 std::vector 的動態容器，這意味著它的操作具有相似的效能特性。我們先定義以下變數：

• s 是一個 std::string
• c 是一個 char

當使用 push_back 或 + 運算子將字元附加到字串時，根據操作方式的不同，其效率也會有所不同。

push_back 的特性

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push_back(c) 函數會將一個字元加到字串的尾端。這個操作通常是 $O(1)$，因為它只修改現有的儲存空間。然而，如果字串容量已滿，就會觸發新的記憶體配置，導致複製現有內容到新空間，時間複雜度為 $O(n)$。

+ 運算子的特性

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使用 + 來連接字串或字元，其效能表現會依據字元插入的位置而異：

• s = s + c（在字串尾端添加一個字元）： 通常是 $O(1)$，如果字串仍有足夠容量容納新字元。然而，如果需要重新配置記憶體，複雜度會上升至 $O(n)$，因為需要重新分配空間並複製內容。
• s = c + s（在字串開頭插入一個字元）： 這個操作會建立一個新的 std::string 實例，先複製 c，再將 s 加到後面。由於必須將整個原始字串複製到新空間，因此時間複雜度為 $O(n)$。

總結

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重點總結：

• 在字串尾端添加字元（如 s + c 或 push_back）通常為 $O(1)$。
• 在字串前方插入字元（如 c + s）會建立新字串，時間複雜度為 $O(n)$。
• 當超過字串容量時，任何修改都可能觸發重新配置記憶體，進而導致 $O(n)$ 的時間成本。

理解這些效能差異對於優化字串操作至關重要，特別是在頻繁進行串接操作的情境下。若要提升效率，應儘量避免在字串開頭插入字元，以減少不必要的記憶體配置與資料複製。

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