時間複雜度

2021-08-20 19:08:52 字數 1468 閱讀 4217

演算法複雜度分為時間複雜度和空間複雜度。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)

時間複雜度是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,它定性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。

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))

舉例迴圈如下

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

}//則有 ,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

//則有 ,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。

例2//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。

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

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

}//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。但這也只能計算基本的計算時間複雜度,具體的執行還會與硬體有關。

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