演算法的時間複雜度

2021-06-09 19:46:43 字數 1949 閱讀 9883

求解演算法的時間複雜度的具體步驟是:

⑴ 找出演算法中的基本語句;

演算法中執行次數最多的那條語句就是基本語句,通常是最內層迴圈的迴圈體。

⑵ 計算基本語句的執行次數的數量級;

只需計算基本語句執行次數的數量級,這就意味著只要保證基本語句執行次數的函式中的最高次冪正確即可,可以忽略所有低次冪和最高次冪的係數。這樣能夠簡化演算法分析,並且使注意力集中在最重要的一點上:增長率。

⑶ 用大ο記號表示演算法的時間效能。

將基本語句執行次數的數量級放入大ο記號中。

如果演算法中包含巢狀的迴圈,則基本語句通常是最內層的迴圈體,如果演算法中包含並列的迴圈,則將並列迴圈的時間複雜度相加。例如:

for (i=1; i<=n; i++)

x++;

for (i=1; i<=n; i++)

for (j=1; j<=n; j++)

x++;

第乙個for迴圈的時間複雜度為ο(n),第二個for迴圈的時間複雜度為ο(n2),則整個演算法的時間複雜度為ο(n+n2)=ο(n2)。

常見的演算法時間複雜度由小到大依次為:

ο(1)<ο(log2n)<ο(n)<ο(nlog2n)<ο(n2)<ο(n3)<…<ο(2n)<ο(n!)

ο(1)表示基本語句的執行次數是乙個常數,一般來說,只要演算法中不存在迴圈語句,其時間複雜度就是ο(1)。ο(log2n)、ο(n)、 ο(nlog2n)、ο(n2)和ο(n3)稱為多項式時間,而ο(2n)和ο(n!)稱為指數時間。計算機科學家普遍認為前者是有效演算法,把這類問題稱為p類問題,而把後者稱為np問題。

o(1)

temp=i;i=j;j=temp;                    

以上三條單個語句的頻度均為1,該程式段的執行時間是乙個與問題規模n無關的常數。演算法的時間複雜度為常數階,記作t(n)=o(1)。如果演算法的執行時間不隨著問題規模n的增加而增長,即使演算法中有上千條語句,其執行時間也不過是乙個較大的常數。此類演算法的時間複雜度是o(1)。

o(n^2)

2.1. 交換i和j的內容

sum=0;                 (一次)

for(i=1;i<=n;i++)       (n次 )

for(j=1;j<=n;j++) (n^2次 )

sum++;       (n^2次 )

解:t(n)=2n^2+n+1 =o(n^2)

2.2.  

for (i=1;io(n)     

2.3.

a=0;

b=1;                      ①

for (i=1;i<=n;i++) ②

解: 語句1的頻度:2,       

語句2的頻度: n,       

語句3的頻度: n-1,       

語句4的頻度:n-1,   

語句5的頻度:n-1,                                 

t(n)=2+n+3(n-1)=4n-1=o(n).

o(log2n)

2.4.

i=1;       ①

while (i<=n)

i=i*2; ②

解: 語句1的頻度是1, 

設語句2的頻度是f(n),   則:2^f(n)<=n;f(n)<=log2n   

取最大值f(n)= log2n,

t(n)=o(log2n )

o(n^3)

2.5.

for(i=0;i乙個經驗規則

有如下複雜度關係

c < log2n < n < n * log2n < n^2 < n^3 < 2^n < 3^n < n!

其中c是乙個常量,如果乙個演算法的複雜度為c 、 log2n 、n 、 n*log2n ,那麼這個演算法時間效率比較高 ,如果是 2^n , 3^n ,n!,那麼稍微大一些的n就會令這個演算法不能動了,居於中間的幾個則差強人意。

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