演算法系列 衡量的標準之時間複雜度

2021-10-10 09:32:34 字數 1546 閱讀 2853

前言

數學中有演算法,計算機中亦有演算法,此處演算法系列討論的是計算機中的演算法。

說到演算法,就要聊一聊演算法的複雜度了。什麼是複雜度?為什麼要知道複雜度?如何衡量複雜度?了解這些,是我們寫好演算法的基礎。下面我們就來聊一聊演算法世界的標準,演算法的複雜度。

什麼是演算法複雜度,聽到這個名字,就是問號三連???

1.是什麼?

演算法有好壞之分,衡量演算法好壞的就是演算法的複雜度。演算法的複雜度分為時間複雜度,和空間複雜度。分別從不同的維度來說明衡量演算法的好壞。

2.為什麼要知道?

很多人覺得演算法很難,而且在工作中基本不會用到,就對演算法望而卻步。但是學習演算法可以讓我們更有邏輯,而且在資料量大的時候(比如雙十一購物的時候),演算法就顯得尤為重要了。學會演算法,日常寫效率高的**,還可以對演算法娓娓道來,讓小姐姐對自己刮目相看,它不香嗎,**厲害的程式設計師真的是超級帥!

3.如何衡量?

說到衡量演算法的標準,就要說到時間複雜度和空間複雜度了。今天呢,就先說一說時間複雜度

故事是這樣的,話說從前聰明的孩子,特別調皮的熊孩子,經常在課上搗亂,有一天老師終於忍無可忍,於是給熊孩子出了道題,算出1+2+3+4+5+…一直加到10000,算不完不許回家吃飯!老師以熊孩子會,從1+2=3,3+3=6…一直加下去,可能算到天亮都演算法不完,老師心裡正竊喜,結果幾分鐘後。熊孩子說,老師我算完了結果是50 005 000。老師心想,我讀書多,你算這麼快,騙不了我,結果一看到熊孩子的演算法,把數字分成兩組,首位相加1+10000,再看看一共有多少之後各樣的和呢,10000/2,於是就有了(1+10000)*10000/2=50 005 000。

這個熊孩子就是著名的猶太數學家約翰 卡爾 弗里德里希 高斯,而他採用的就是等差數列求和的方法,被稱為高斯演算法。(故事參照《小灰演算法》且與史實有出入)。

向開始的1+2=3…然後一直加下去的演算法,肯定比分組演算法的時間花費的多得多,這就是演算法的時間上的差異,可以簡單理解為演算法時間複雜度。

那麼真正演算法的時間複雜度是怎麼定義的呢?其實就是執行乙個程式所花費的時間,主要有如下幾個原則:

* 如果執行時間是常數量級,則用常數字1表示。

舉個例子:t(n)=2,則時間複雜度為t(n)=o(1)

* 只保留時間函式中的最高端項。

舉個例子:t(n)=n²+2n,則時間複雜度為t(n)=o(n²)

* 如果最高端項存在,則省去高階項前面的係數。

舉個例子:t(n)=2logn,則時間複雜度為t(n)=o(logn)

t(n)=2n,則時間複雜度為t(n)=o(n)

所以呢,演算法都是沒有係數的。

那麼上面的例子中演算法的時間複雜度,誰執行時間長,誰更節省時間呢?當n最夠大時,可以看到:

o(1) < o(logn) < o(n)小結

演算法之時間複雜度

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