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    weixin_33744854的博客:算法(一)时间复杂度

    作者:[db:作者] 时间:2021-06-06 14:23

    1.算法的效率

    虽然计算机能快速的完成运算处理,但实际上,它也需要根据输入数据的大小和算法效率来消耗一定的处理器资源。要想编写出能高效运行的程序,我们就需要考虑到算法的效率。
    算法的效率主要由以下两个复杂度来评估:
    时间复杂度:评估执行程序所需的时间。可以估算出程序对处理器的使用程度。
    空间复杂度:评估执行程序所需的存储空间。可以估算出程序对计算机内存的使用程度。

    设计算法时,一般是要先考虑系统环境,然后权衡时间复杂度和空间复杂度,选取一个平衡点。不过,时间复杂度要比空间复杂度更容易产生问题,因此算法研究的主要也是时间复杂度,不特别说明的情况下,复杂度就是指时间复杂度。

    2.时间复杂度

    时间频度
    一个算法执行所耗费的时间,从理论上是不能算出来的,必须上机运行测试才能知道。但我们不可能也没有必要对每个算法都上机测试,只需知道哪个算法花费的时间多,哪个算法花费的时间少就可以了。并且一个算法花费的时间与算法中语句的执行次数成正比例,哪个算法中语句执行次数多,它花费时间就多。一个算法中的语句执行次数称为语句频度或时间频度。记为T(n)。

    时间复杂度
    前面提到的时间频度T(n)中,n称为问题的规模,当n不断变化时,时间频度T(n)也会不断变化。但有时我们想知道它变化时呈现什么规律,为此我们引入时间复杂度的概念。一般情况下,算法中基本操作重复执行的次数是问题规模n的某个函数,用T(n)表示,若有某个辅助函数f(n),使得当n趋近于无穷大时,T(n)/f(n)的极限值为不等于零的常数,则称f(n)是T(n)的同数量级函数,记作T(n)=O(f(n)),它称为算法的渐进时间复杂度,简称时间复杂度

    3.大O表示法

    像前面用O( )来体现算法时间复杂度的记法,我们称之为大O表示法。
    算法复杂度可以从最理想情况、平均情况和最坏情况三个角度来评估,由于平均情况大多和最坏情况持平,而且评估最坏情况也可以避免后顾之忧,因此一般情况下,我们设计算法时都要直接估算最坏情况的复杂度,而大O表示法O(f(n)就是指出了算法最坏情况下的运行时间。
    大O表示法O(f(n)中的f(n)的值可以为1、n、logn、n2等,因此我们可以将O(1)、O(n)、O(logn)、O(n2)分别可以称为常数阶、线性阶、对数阶和平方阶,那么如何推导出f(n)的值呢?我们接着来看推导大O阶的方法。

    推导大O阶
    推导大O阶,我们可以按照如下的规则来进行推导,得到的结果就是大O表示法:
    1.用常数1来取代运行时间中所有加法常数。
    2.修改后的运行次数函数中,只保留最高阶项
    3.如果最高阶项存在且不是1,则去除与这个项相乘的常数。

    在前面大O表示法的语言描述可能有些晦涩难懂,这里用通俗的语言来说,

    常数阶
    先举了例子,如下所示。

    int sum = 0,n = 100; //执行一次  
    sum = (1+n)*n/2; //执行一次  
    System.out.println (sum); //执行一次