03-復雜度分析(上):如何分析糕殉、統(tǒng)計算法的執(zhí)行效率和資源消耗亩鬼?

復雜度分析(上):如何分析、統(tǒng)計算法的執(zhí)行效率和資源消耗阿蝶?

  • 把代碼跑一遍雳锋,通過統(tǒng)計、監(jiān)控得到算法執(zhí)行時間和占用內(nèi)存大小的方法叫作事后統(tǒng)計法羡洁。事后統(tǒng)計法的局限性:

    • 測試結(jié)果非常依賴測試環(huán)境
    • 測試結(jié)果受數(shù)據(jù)規(guī)模的影響很大
  • 時間玷过、空間復雜度分析法,不用具體測試數(shù)據(jù)來測試筑煮,就可以粗略地估計算法的執(zhí)行效率辛蚊。

大 O 時間復雜度表示法

大 O 時間復雜度表示法:所有代碼的執(zhí)行時間 T(n) 與每行代碼的執(zhí)行次數(shù) n 成正比。

T_{(n)} = O(f_{(n)})

T(n):代碼執(zhí)行時間 n:數(shù)據(jù)規(guī)模大小 f(n):每行代碼執(zhí)行的次數(shù)總和 O:表示 T(n) 與 f(n) 成正比

大 O 時間復雜度表示法實際上并不具體表示代碼真正的執(zhí)行時間真仲,而是表示代碼執(zhí)行時間隨數(shù)據(jù)規(guī)模增長的變化趨勢袋马,所以也叫做漸進時間復雜度,簡稱時間復雜度秸应。

時間復雜度分析

  • 只關注循環(huán)執(zhí)行次數(shù)最多的一段代碼
  • 加法法則:總復雜度等于量級最大的那段代碼的復雜度
  • 乘法法則:嵌套代碼的復雜度等于嵌套內(nèi)外代碼復雜度的乘積

幾種常見時間復雜度實例分析

以上復雜度量級可以粗略地分為兩類虑凛,多項式量級非多項式量級

  • 其中软啼,非多項式量級只有:O(2^{n}) 和 O(n!)桑谍,當數(shù)據(jù)規(guī)模 n 越來越大時,非多項式量級算法的執(zhí)行時間會急劇增加焰宣,求解問題的執(zhí)行時間會無限增長霉囚。所以捕仔,非多項式時間復雜度的算法其實是非常低效的算法匕积。

  • 多項式時間復雜度

    • O(1):一般情況下,只要算法中不存在循環(huán)語句榜跌、遞歸語句闪唆,即使有成千上萬行的代碼,其時間復雜度也是Ο(1)钓葫。
    • O(logn)悄蕾、O(nlogn):不管是以 2 為底、以 3 為底,還是以 10 為底帆调,因為對數(shù)可以相互轉(zhuǎn)化奠骄,同時又要忽略常數(shù)约谈,我們可以把所有對數(shù)階的時間復雜度都記為 O(logn)曹傀。
    • O(m+n)、O(m*n):無法事先評估 m 和 n 誰的量級大來決定省略哪個延曙,所以代碼的復雜度由兩個數(shù)據(jù)的規(guī)模來決定芹务。

空間復雜度分析

空間復雜度分析全稱就是漸進空間復雜度(asymptotic space complexity)蝉绷,表示算法的存儲空間與數(shù)據(jù)規(guī)模之間的增長關系。

空間復雜度是指算法在計算機內(nèi)執(zhí)行時所需存儲空間的度量枣抱。一般所討論的是除正常占用內(nèi)存開銷后額外的內(nèi)存消耗規(guī)模熔吗。

常見的空間復雜度就是 $ O(1)、O(n)佳晶、O(n^2 )桅狠,像O(logn)、O(nlogn) 這樣的對數(shù)階復雜度平時都用不到宵晚。

小結(jié):

復雜度也叫漸進復雜度垂攘,包括時間復雜度和空間復雜度,用來分析算法執(zhí)行效率與數(shù)據(jù)規(guī)模之間的增長關系淤刃,可以粗略地表示晒他,越高階復雜度的算法,執(zhí)行效率越低逸贾。常見的復雜度并不多陨仅,從低階到高階有:O(1)、O(logn)铝侵、O(n)灼伤、O(nlogn)、O(n^{2})

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