資料結構與演算法 演算法的時間複雜度

2021-10-23 21:20:21 字數 1859 閱讀 3183

乙個演算法花費的時間與演算法中語句執行次數成正比,哪個演算法中語句執行次數多,它花費的時間就多。乙個演算法中語句的執行次數稱為語句頻度或時間頻度。記為t(n).

複製**

//比如計算1到100所有數字之和,我們設計倆種演算法:

int count = 0;

int end = 100;

​//該演算法中使用了for迴圈,迴圈了100+1(最後一次判斷), 時間頻度為t(100)=100+1, 即t(n)=n+1

for(int i=1; i<=end; i++)

​//而如果我們使用公式來計算,只需執行一次即可得到結果,時間頻度為t(100)=1, 即t(n)=1

count = (1+end)*end/2

複製**

時間複雜度

在電腦科學中,時間複雜性,又稱時間複雜度,演算法的時間複雜度是乙個函式,它定性描述該演算法的執行時間。這是乙個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,亦即考察輸入值大小趨近無窮時的情況。

大o符號

大o符號(big o notation)是用於描述函式漸進行為的數學符號。更確切地說,它是用另乙個(通常更簡單的)函式來描述乙個函式數量級的漸近上界。在數學中,它一般用來刻畫被截斷的無窮級數尤其是漸近級數的剩餘項;在電腦科學中,它在分析演算法複雜性的方面非常有用。

常數項可忽略

如下圖, 2n+20和2n 、 3n+10和3n ,隨著n值的增大,執行曲線無限接近,這時我們基本可忽略掉常數項:20、10

低次項可忽略

如下圖,2n2+3n+10和2n2、n2+5n+20和n2,隨著n值的增大,執行曲線無限接近,這時我們基本可以忽略掉低次項和常數項:3n+10、5n+20

係數可忽略

如下圖, 3n2+2n和5n2+7n 隨著n值的增大,執行曲線無限接近,這時我們基本可以忽略掉低次項:2n、5n,和係數:3、5

但是要注意的是,如果n的指數大於2時,它們的係數會對結果影響較大,如下圖的 n3+5n和63+4n,這種情況則不可以忽略係數

所以我們可以把時間頻度t(n)=2n2+3n+10忽略掉常數、低次項和係數,記成時間複雜度o(n2)

常見的時間複雜度

常數階o(1)

複製**

//無論**執行了多少行,引數有多大,只要執行次數沒有隨著輸入引數的變化而變化,那它的時間複雜度就是 o(1)

int i = 1;

int j = 2;

++i;

j++;

int m = i+j;

複製**

對數階o(log2n)

複製**

//在while迴圈中,每迴圈一次i都會乘於2,當乘到x次時,i>n則退出迴圈,,所以while內的**會執行x次,即i^x>n,又因為i每次的乘數是2即底數為2,所以它的時間複雜度是 (log2n), 如果乘數是3則是o(log3n)

int i = 1;

while(i//在for迴圈中,j=i會被執行n次,所以它的時間複雜度為o(n)

int j = 0;

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

線性對數階o(nlog2n)

複製**

//線性對數對數階則是將對數階的**再迴圈執行n遍,如果i的乘數為2,則時間複雜度為o(nlog2n)

for(int m=1; m<=n; m++)

}複製**

立方階o(n^3)

k次方階o(n^k)

//立方階和k次方階參考平方階,原理是一樣的

指數階o(2^n)

//因為時間複雜度為0(2n)的演算法開銷過大,不推薦使用時間複雜度為0(2n)的演算法

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