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时间与空间复杂度介绍

时间与空间复杂度介绍

作者: yanlong107 | 来源:发表于2020-03-18 14:45 被阅读0次

前言

大学学习的算法知识基本都还给了老师,对基本的时间与空间复杂度也有点模糊了,在这里重新的学习一遍。

算法对程序的重要性是不言而喻的,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。

算法的好坏,主要从时间空间 来衡量。

  • 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。

一、时间复杂度

常见的时间复杂度量级有如下:
上面从上至下依次的时间复杂度越来越大,执行的效率越来越低

  • 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

  • 对数阶O(logN)
int i = 1;
while(i<n)
{
    i = i * 2;
}

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)

  • 线性阶O(n)
for(i=1; i<=n; ++i)
{
   j = i;
   j++;
}

这是最常用的循环代码片段,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。

  • 线性对数阶O(nlogN)
for(m=1; m<n; m++)
{
    i = 1;
    while(i<n)
    {
        i = i * 2;
    }
}

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)。

  • 平方阶O(n²)
for(x=1; i<=n; x++)
{
   for(i=1; i<=n; i++)
    {
       j = i;
       j++;
    }
}

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)

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

一、空间复杂度

和时间复杂度类似,空间复杂度常见的量级有如下
-空间复杂度 O(1)

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

如果算法执行所需要的临时空间不随着某个变量n的大小而变化,即此算法空间复杂度为一个常量,可表示为 O(1)
代码中的 i、j、m 所分配的空间都不随着处理数据量变化,因此它的空间复杂度 O(1)

  • 空间复杂度 O(n)
int[] m = new int[n]
for(i=1; i<=n; ++i)
{
   j = i;
   j++;
}

这段代码中,第一行new了一个数组出来,这个数据占用的大小为n,这段代码的2-6行,虽然有循环,但没有再分配新的空间,因此,这段代码的空间复杂度主要看第一行即可,即 O(n)

参考:
算法的时间与空间复杂度(一看就懂)

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