資料結構概念解析之 時間複雜度

2021-07-11 07:36:43 字數 1339 閱讀 6144

同一問題可用不同演算法解決,而乙個演算法的質量優劣將影響到演算法乃至程式的效率。演算法分析的目的在於選擇合適演算法和改進演算法。

電腦科學中,演算法的時間複雜度是乙個函式,它定量描述了該演算法的執行時間。這是乙個關於代表演算法輸入值的字串的長度的函式。時間複雜度常用大o符號表述,不包括這個函式的低階項和首項係數。使用這種方式時,時間複雜度可被稱為是漸近的,它考察當輸入值大小趨近無窮時的情況。

演算法複雜度分類

演算法複雜度分為時間複雜度空間複雜度。其作用:時間複雜度是指執行演算法所需要的計算工作量;而空間複雜度是指執行這個演算法所需要的記憶體空間。(演算法的複雜性體現在執行該演算法時的計算機所需資源的多少上,計算機資源最重要的是時間和空間(即暫存器)資源,因此複雜度分為時間和空間複雜度)。

時間複雜度的計算方法

1、一般情況下,演算法中基本操作重複執行的次數是問題規模n的某個函式,用t(n)表示,若有某個輔助函式f(n),使得當n趨近於無窮大時,t(n)/f(n)的極限值為不等於零的常數,則稱f(n)是t(n)的同數量級函式。記作t(n)=o(f(n)),稱o(f(n)) 為演算法的漸進時間複雜度,簡稱時間複雜度。

分析:隨著模組n的增大,演算法執行的時間的增長率和 f(n) 的增長率成正比,所以 f(n) 越小,演算法的時間複雜度越低,演算法的效率越高。

2、在計算時間複雜度的時候,先找出演算法的基本操作,然後根據相應的各語句確定它的執行次數,再找出 t(n) 的同數量級(它的同數量級有以下:1,log2n,n,n log2n ,n的平方,n的三次方,2的n次方,n!)。找出後,f(n) = 該數量級,若 t(n)/f(n) 求極限可得到一常數c,則時間複雜度t(n) = o(f(n))。

舉例說明:演算法:

for(i=1;

i<=n; ++i) }

t(n) = n的平方+n的三次方,根據上面括號裡的同數量級,我們可以確定n的三次方為t(n)的同數量級;

f(n) = n的三次方,然後根據 t(n)/f(n) 求極限可得到常數c;

則該演算法的時間複雜度:t(n) = o(n^3) 注:n^3即是n的3次方。

時間複雜度的分類

按數量級遞增排列,常見的時間複雜度有:

常數階o(1),對數階o( ),線性階o(n),

線性對數階o(nlog2n),平方階o(n^2),立方階o(n^3),…,

k次方階o(n^k),指數階o(2^n)。

隨著問題規模n的不斷增大,上述時間複雜度不斷增大,演算法的執行效率越低。

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