算法之复杂度

Posted 2020-12-01 cmybky

（1）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)。

（2）时间复杂度 在刚才提到的时间频度中，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)),称Ｏ(f(n)) 为算法的渐进时间复杂度，简称时间复杂度。

（3）最坏时间复杂度和平均时间复杂度最坏情况下的时间复杂度称最坏时间复杂度。一般不特别说明，讨论的时间复杂度均是最坏情况下的时间复杂度。 这样做的原因是：最坏情况下的时间复杂度是算法在任何输入实例上运行时间的上界，这就保证了算法的运行时间不会比任何更长。

       在最坏情况下的时间复杂度为T(n)=0(n)，它表示对于任何输入实例,该算法的运行时间不可能大于0(n)。 平均时间复杂度是指所有可能的输入实例均以等概率出现的情况下，算法的期望运行时间。

（4）时间复杂度的求法

• 先找出算法的基本操作
• 相应的各语句确定它的执行次数，再找出 T(n) 的同数量级
• 看看有几重for循环，只有一重则时间复杂度为O(n)，二重则为O(n^2)，依此类推，如果有二分则为O(logn)，二分例如快速幂、二分查找，如果一个for循环套一个二分，那么时间复杂度则为O(nlogn)。

（5）示例：

• O(1)

 

/*  这个程序看起来有点吓人，总共循环运行了1100次，但是我们看到n没有?
没。这段程序的运行是和n无关的，
就算它再循环一万年，我们也不管他，只是一个常数阶的函数*/

x=91;
y=100;
while(y>0) 
    if(x>100) {
        x=x-10;
        y--;
    } else 
        x++;          

//或者下边这个例子，时间复杂度为常数阶：如果算法的执行时间不随着问题规模n的增加而增长，即使算法中有上千条语句，其执行时间也不过是一个较大的常数。此类算法的时间复杂度是O(1)。
 Temp=i; 
 i=j; 
 j=temp;    

• O(n²)

sum=0；                 
for(i=1;i<=n;i++)       
   for(j=1;j<=n;j++)   
       sum++；            //该步骤属于基本操作执行次数：n2次 

• O(n)

a=0;  
b=1;                      
for (i=1;i<=n;i++){    
     s=a+b;　　　 //该步骤属于基本操作执行次数：n
     b=a;　　　　 //该步骤属于基本操作执行次数：n
     a=s;　　　　 //该步骤属于基本操作执行次数：n  
 }  

• O(log₂n)

while (i<=n)  
    i=i*2; //该步骤属于基本操作执行次数：

• O(n³) 

for(i=0;i<n;i++)  {    
      for(j=0;j<i;j++) {  
         for(k=0;k<j;k++)  
            x=x+2;//该步骤属于基本操作执行次数：n3

} } 

 

参考：http://blog.csdn.net/lovewaterman/article/details/37974745

参考：http://blog.csdn.net/booirror/article/details/7707551/

参考：http://blog.csdn.net/xiaoxiaopengbo/article/details/51583386

参考：http://www.cnblogs.com/xiaxianfei/p/5385081.html