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算法基础:时间复杂度

算法基础:时间复杂度

作者: 若素Smile | 来源:发表于2021-08-02 21:42 被阅读0次

文章转载自知乎:原文
由于文章时间复杂度写的很好,易于理解,故只截取了时间复杂度,空间复杂度没有转载

算法(Algorithm)是指用来操作数据、解决程序问题的一组方法。对于同一个问题,使用不同的算法,也许最终得到的结果是一样的,但在过程中消耗的资源和时间却会有很大的区别。

那么我们应该如何去衡量不同算法之间的优劣呢?
主要还是从算法所占用的「时间」和「空间」两个维度去考量。

-时间维度:是指执行当前算法所消耗的时间,我们通常用「时间复杂度」来描述。
-空间维度:是指执行当前算法需要占用多少内存空间,我们通常用「空间复杂度」来描述。

时间复杂度

「大O符号表示法 」,即 T(n) = O(f(n));
常见的时间复杂度有:
常数阶O(1) 对数阶O(logN)
线性阶O(n) 线性对数阶O(nlogN)
平方阶O(n²) 立方阶O(n³)
K次方阶O(n^k) 指数阶(2^n)

1.常数阶 O(1)
无论代码执行了多少行,只要是没有循环等复杂结构,那这个代码的时间复杂度就都是O(1),如:

int i = 1;
int j = 2;
++i;
j++;
int m = i + j;

上述代码在执行的时候,它消耗的时候并不随着某个变量的增长而增长,那么无论这类代码有多长,即使有几万几十万行,都可以用O(1)来表示它的时间复杂度。
2.线性阶O(n)

for(i=1; i<=n; ++i)
{
   j = i;
   j++;
}

这段代码,for循环里面的代码会执行n遍,因此它消耗的时间是随着n的变化而变化的,因此这类代码都可以用O(n)来表示它的时间复杂度。
3.对数阶O(logN)

int i = 1;
while(i<n)
{
    i = i * 2;
}

从上面代码可以看到,在while循环里面,每次都将 i 乘以 2,乘完之后,i 距离 n 就越来越近了。我们试着求解一下,假设循环x次之后,i 就大于 2 了,此时这个循环就退出了,也就是说 2 的 x 次方等于 n,那么 x = log2^n
也就是说当循环 log2^n 次以后,这个代码就结束了。因此这个代码的时间复杂度为:O(logn)
4.线性对数阶O(nlogN)
线性对数阶O(nlogN) 其实非常容易理解,将时间复杂度为O(logn)的代码循环N遍的话,那么它的时间复杂度就是 n * O(logN),也就是了O(nlogN)
拿上面代码修改举例:

for(m=1; m<n; m++)
{
    i = 1;
    while(i<n)
    {
        i = i * 2;
    }
}

5.平方阶O(n²)
平方阶O(n²) 就更容易理解了,如果把 O(n) 的代码再嵌套循环一遍,它的时间复杂度就是 O(n²) 了。

for(x=1; i<=n; x++)
{
   for(i=1; i<=n; i++)
    {
       j = i;
       j++;
    }
}

这段代码其实就是嵌套了2层n循环,它的时间复杂度就是 O(n*n),即 O(n²);

我们如果将其中一层循环的n改成m,那么他的时间复杂度就是O(m*n);

for(x=1; x<=m; x++)
{
   for(i=1; i<=n; i++)
    {
       j = i;
       j++;
    }
}

6.立方阶O(n³)、K次方阶O(n^k)
参考上面的O(n²) 去理解就好了,O(n³)相当于三层n循环,其它的类似;

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