Pode uma operação com tempo logarítmico ser mais rápida do que uma com tempo linear?

Да, выполнение операции за логарифмическое время (O(log n)) обычно быстрее, чем за линейное время (O(n)) при больших объемах данных, потому что логарифмическая сложность растет гораздо медленнее. Например, бинарный поиск в отсортированном массиве работает за O(log n), тогда как простой перебор — за O(n). Однако на очень маленьких объемах данных константы и накладные расходы могут сделать линейный алгоритм быстрее на практике.