c 資料結構及演算法

2021-09-24 18:32:20 字數 1225 閱讀 7934

大o表示法

最常用來描述漸進複雜度引入大o表示法,給定兩個正值函式f和g。

定義:如果存在正數c和n,對於所有的n>=n,有f(n)<=cg(n),則f(n)=o(g(n)).

上述定義表明,如果對於足夠大的n(或大於某自然數的n的n)存在正數c時f不大於cg,則f為g的大o表示法

f(n)=2n2+3n+1=o (n2)

為了選擇更好的c和n,規定某個n值,f中的某項應該時最大項,在等式中只有2n2和3n可能是最大項,但是當n>1.5時,2n2>3n,他們都與同一函式對g(n)=n2和f(n)有關,對於固定的g,可以得出無窮多的常數對c和n,關鍵在於g和f以相同速率增長。大o表示中固有的不精確性還會導致其他問題,所以大o表示法定義中的f(n)用n2代替,n2為f(n)的大o表示

2n2+3n+1<=cn2

大o表示法的性質

(傳遞性)如果f(n)=o(g(n)),g(n)=o(h(n)),那麼f(n)=o(h(n))(或者o(o(g(n)))=o(g(n)))

證明:根據定義若存在正數c1和n1,對於所有的n>=n1,有f(n)<=c1g(n),則f(n)=o(g(n));同樣,若存在正數c2和n2,對於所有n>=n2,有g(n)<=c2h(n),則g(n)=o(h(n))。因此,對於所有n>=n,其中n為n1與n2中的較大者,有c1g(n)<=c1c2h(n),只要取c=c1*-c2,則對於所有的n>=n有f(n)<=ch(n),即f(n)=o(h(n))。

如果f(n)=o(h(n)),g(n)=o(h(n)),則f(n)+g(n)=o(h(n))

證明:令c=c1+c2,則有f(n)+g(n)<=ch(n)。

ank=o(nk)

證明:令c>=a,不等式ank

<=cnk恆成立。

對於任何正數j,nk=o(nk+j)。

證明:令c=n=1,成立

從上面的性質可以推出,任何多項式都是該多項式中次數最高的大o表示。

對數函式是演算法效率評估中乙個非常重要的函式。實際上,如果演算法複雜度是乙個對數函式,那麼該演算法非常好

性質:如果f(n)=cg(n),則f(n)=o(g(n)).

對於任何正數a和b(b!=1),loga(n)=o(logb(n))。

該性質說明對數函式之間存在對應關係,性質6表明,無論底數為何,對數函式互為大o表示也就是說所有的對數函式有相同的增長速度。

對於任何正數a!=1,loga(n)=o(lg(n)),其中lg(n)=log2(n)。

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