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算法时间复杂度求解法【详细过程说明】

算法时间复杂度求解法【详细过程说明】

作者: syzjt | 来源:发表于2019-03-26 10:39 被阅读0次

    算法时间复杂度求解法【详细过程说明】

      算法的时间复杂度,是刚开始接触算法和数据结构时的概念,在真正使用的时候有时候常常忘记它的推导公式。最近准备校招,把二叉树、排序、查找等这些经典的算法复习了一遍,这次把这些都整理成博客以便以后查看,复习计划接近尾声,这两天老是不在状态,学习图的时候有点晕乎乎,今天反过头来把时间复杂度的求解法整理一下,还是颇有收获,以前很多地方自己存在着理解误差。希望对大家也有所帮助,有不对的地方还请多指教。

    在进行算法分析时,语句总的执行次数T(n)是关于问题规模n的函数,进而分析T(n)随n的变化情况并确定T(n)的数量级。算法的时间复杂度,也就是算法的时间量度,基座T(n)=O(f(n))。它表示随问题规模n的增大,算法执行时间的增长率和f(n)的增长率相同,称作算法的渐进算法时间复杂度,简称为时间复杂度。其中f(n)是问题规模n的某个函数。

    一般用大写O()来表示算法的时间复杂度写法,通常叫做大O记法。

    一般情况下,随着n的增大,T(n)增长最慢的算法为最优算法。

    O(1):常数阶

    O(n):线性阶

    O(n2):平方阶

    大O推导法:

    用常数1取代运行时间中的所有加法常数

    在修改后的运行函数中,只保留最高阶项

    如果最高阶项存在且不是1,则去除与这个项相乘的常数

    常数阶:

    int sum = 0 ; n = 100; /*执行一次*/

    sum = (1+n)*n/2; /*执行一次*/

    printf("%d",sum); /*执行一次*/

    这个算法的运行次数f(n) = 3,根据推导大O阶的方法,第一步是将3改为1,在保留最高阶项是,它没有最高阶项,因此这个算法的时间复杂度为O(1);

    对于分支结构而言,无论真假执行的次数都是恒定不变的,不会随着n的变大而发生变化,所以单纯的分支结构(不在循环结构中),其时间复杂度也是O(1)。

    线性阶:

    线性阶的循环结构会复杂一些,要确定某个算法的阶次,需要确定特定语句或某个语句集运行的次数。因此要分析算法的复杂度,关键是要分析循环结构的运行情况。

    int i;for(i =0; i < n ; i++){

      /*时间复杂度为O(1)的程序*/     

    }

    对数阶:

    int count =1; 

    while(count < n){

      count = count *2;

      /*时间复杂度为O(1)的程序*/   

    }

    因为每次count*2后,距离结束循环更近了。也就是说有多少个2 相乘后大于n,退出循环。

    数学公式:2x = n    -->     x = log2n

    因此这个循环的时间复杂度为O(logn)

    平方阶:

    int i;

    for(i =0; i < n ; i++){

      for(j =0; j < n ; j++){

        /*时间复杂度为O(1)的程序*/ 

        }   

    }

    上面的程序中,对于对于内层循环,它的时间复杂度为O(n),但是它是包含在外层循环中,再循环n次,因此这段代码的时间复杂度为O(n2)。

    再来看一段程序:

    int i;

    for(i =0; i < n ; i++){

      for(j = i ; j < n ; j++){

        /*时间复杂度为O(1)的程序*/ 

        }   

    }

    注意:上面的内层循环j = i ;而不是0

    因为i = 0时,内层循环执行了n次,当i=1时,执行了n-1次……当i=n-1时,执行了1次,所以总的执行次数为:

    n+(n-1)+(n-1)+...+1 = n(n+1)/2=  n2/2 + n/2

    根据大O推导方法,保留最高阶项,n2/2,然后去掉这个项相乘的常数,1/2

    因此,这段代码的时间复杂度为O(n2)

    下面,分析调用函数时的时间复杂度计算方法:

    首先,看一段代码:

    int i,j;

    void function(int count){

      print(count); 

    }

    for(i =0; i < n ; i++){

      function (i) 

    }

    函数的时间复杂度是O(1),因此整体的时间复杂度为O(n)。

    假如function是这样的:

    void function(int count){

      int j;

      for(j = count ; j < n ;j++){

            /*时间复杂度为O(1)的程序*/ }

    }

    和第一个的不同之处在于把嵌套内循环放到了函数中,因此最终的时间复杂度为O(n2)

    常见的时间复杂度:

    12 O(1) 常数阶

    2n+3 O(n) 线性阶

    3n^2 +2n+1 O(n2) 平方阶

    5log2^n+20  O(log2n) 对数阶

    2n+3nlog2^n+19 O(nlogn) nlog2n阶

    6n^3+2n^2+3n+4 O(n3) 立方阶

    2^n O(2n) 指数阶

    https://www.cnblogs.com/fanchangfa/p/3868696.html

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