美文网首页程序员
《数据结构》学习笔记二:算法(二)

《数据结构》学习笔记二:算法(二)

作者: 小曼blog | 来源:发表于2018-10-12 18:05 被阅读114次

    继续上节的学习,我们在这一篇文章里把“算法”这一章内容学习完。

    本节解决问题:

    算法的好坏到底是如何评估的?

    知识点:
    1.函数的渐进增长

    2.算法的时间复杂度

    3.常见的时间复杂度
    4.算法的空间复杂度

    1.函数的渐进增长

    这一知识点与数学相关,不过没关系都是很容易理解的内容。

    问题: 假如两个算法的输入规模都是n, A的执行次数是 2n +3, B 的执行次数是 3n + 1,那么这两个算法哪一个更好呢?

    我们来分析一下,用数学的折线图更够很直观的看到了。

    image.png

    这里先给出渐近增长的概念。
    输入规模n在没有限制的情况下,只要超过一个数值N,这个函数就总是大于另一个函数,我们称函数是渐近增长的。

    函数的渐近增长: 给定两个函数f(n)和g(n),如果存在一个整数N,使得对于所有的n>N,f(n) > g(n),那么我们就说f(n)的渐近增长快于g(n)。

    从图中可以看出,随着n的增大,后面的 +3, 和 +1 对结果的影响并不大。同样的,与最高次项相乘的的常数也不是很重要。
    我们再看一个例子:
    算法 C是 2n^2, D是n^2 + 3n ,我们在来看看他们的曲线图。

    image.png

    从图中可以看出,最高次项的指数大的,函数随着n的增长,结果也会变得增长的特别快。

    于是我们总结出,判断一个算法的效率时,函数中的常数和其他次要项常常可以忽略,而更加关注主要项(最高阶项)的阶数。

    2. 算法的时间复杂度

    定义: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)随着n变化的情况并确定T(n)的数量级。记做: T(n) = O(f(n))。

    这样用大写的O()来提现算法时间复杂度的记法,我们称为大O记法。一般情况下,T(n)增长的最慢的就是最优算法。

    推导大O阶的方法:

    1. 用常数 1 取代所有的加法常数;
    2. 在修改后的函数中,只保留最高阶项;
      3.如果最高阶项存在且不是1,则去除与这个项相乘的常数,得到的结果就是最终的大O阶。

    例如:

    image.png

    下面我们看几个常见的时间复杂度。

    1》常数阶
    执行的次数与n无关,这样的时间复杂度就是常数阶,根据大O阶的记法,记做O(1) 。

    注意: 不管这个常数是多少,我们都记做O(1), 而不是 O(3), O(12)等。

    2》 线性阶( O(n) )
    线性阶的循环结构要复杂的多。分析算法的复杂度,关键是要分析循环结构的运行情况。

    3》 对数阶
    例如:

    var i = 1, n3 = 100
    while i < n3 {
        i = i * 2
    }
    print("i = \(i)")
    
    

    这个循环的复杂度是 O(logn)。


    image.png

    4》平方阶

    let x = 10, y = 10
    for i in 0..<x {
        for i in 0..<y {
           print("hello")
        }
    }
    
    

    时间复杂度为 O(n^2) 。

    3. 常见的时间复杂度
    111.jpg
    4. 算法的空间复杂度

    算法的空间复杂度通过计算算法所需的存储空间实现,算法的空间复杂度的计算公式记做: S(n) = O(f(n)) 。
    n:问题的规模(输入)
    f(n): 关于n所占存储空间的函数。

    通常,我们都是用“时间复杂度”来指运行时间的需求,使用“空间复杂度”指空间需求。当不用限定词地使用“复杂度”时,通常是指时间复杂度。

    相关文章

      网友评论

        本文标题:《数据结构》学习笔记二:算法(二)

        本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/vchgaftx.html