時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度

算法復(fù)雜度分為時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度脐雪。

其作用:
時間復(fù)雜度是指執(zhí)行算法所需要的計算工作量恢共;
而空間復(fù)雜度是指執(zhí)行這個算法所需要的內(nèi)存空間。
(算法的復(fù)雜性體現(xiàn)在運行該算法時的計算機(jī)所需資源的多少上脂信,計算機(jī)資源最重要的是時間和空間(即寄存器)資源透硝,因此復(fù)雜度分為時間和空間復(fù)雜度)。

簡單來說濒生,時間復(fù)雜度指的是語句執(zhí)行次數(shù),空間復(fù)雜度指的是算法所占的存儲空間

時間復(fù)雜度

計算時間復(fù)雜度的方法:

用常數(shù)1代替運行時間中的所有加法常數(shù)
修改后的運行次數(shù)函數(shù)中丽声,只保留最高階項
去除最高階項的系數(shù)
按數(shù)量級遞增排列规阀,常見的時間復(fù)雜度有:
常數(shù)階O(1),對數(shù)階O(log2n),線性階O(n),
線性對數(shù)階O(nlog2n),平方階O(n2),立方階O(n3),…歧胁,
k次方階O(nk),指數(shù)階O(2n)厉碟。
隨著問題規(guī)模n的不斷增大,上述時間復(fù)雜度不斷增大箍鼓,算法的執(zhí)行效率越低款咖。

舉個栗子:

sum = n*(n+1)/2;        //時間復(fù)雜度O(1)
for(int i = 0; i < n; i++){
    printf("%d ",i);
}                       
//時間復(fù)雜度O(n)
for(int i = 0; i < n; i++){
    for(int j = 0; j < n; j++){
        printf("%d ",i);
    }
}               
//時間復(fù)雜度O(n^2)
for(int i = 0; i < n; i++){
    for(int j = i; j < n; j++){
        printf("%d ",i);
    }
}   
//運行次數(shù)為(1+n)*n/2
//時間復(fù)雜度O(n^2)
int i = 1, n = 100;
while(i < n){
    i = i * 2;
}
//設(shè)執(zhí)行次數(shù)為x. 2^x = n 即x = log2n
//時間復(fù)雜度O(log2n)

最壞時間復(fù)雜度和平均時間復(fù)雜度

最壞情況下的時間復(fù)雜度稱最壞時間復(fù)雜度奄喂。一般不特別說明海洼,討論的時間復(fù)雜度均是最壞情況下的時間復(fù)雜度。
 這樣做的原因是:最壞情況下的時間復(fù)雜度是算法在任何輸入實例上運行時間的上界域帐,這就保證了算法的運行時間不會比任何更長是整。
 平均時間復(fù)雜度是指所有可能的輸入實例均以等概率出現(xiàn)的情況下,算法的期望運行時間龙优。設(shè)每種情況的出現(xiàn)的概率為pi,平均時間復(fù)雜度則為sum(pi*f(n))

常用排序算法的時間復(fù)雜度

最差時間分析 平均時間復(fù)雜度 穩(wěn)定度 空間復(fù)雜度
冒泡排序 O(n2) O(n2) 穩(wěn)定 O(1)
快速排序 O(n2) O(nlog2n) 不穩(wěn)定 O(log2n)~O(n)
選擇排序 O(n2) O(n2) 穩(wěn)定 O(1)
二叉樹排序 O(n2) O(n
log2n) 不穩(wěn)定 O(n)
插入排序 O(n2) O(n2) 穩(wěn)定 O(1)
堆排序 O(nlog2n) O(nlog2n) 不穩(wěn)定 O(1)
希爾排序 O O 不穩(wěn)定 O(1)

空間復(fù)雜度

空間復(fù)雜度(Space Complexity)是對一個算法在運行過程中臨時占用存儲空間大小的量度舵盈,記做S(n)=O(f(n))。

對于一個算法來說瓦糟,空間復(fù)雜度和時間復(fù)雜度往往是相互影響的赴蝇。當(dāng)追求一個較好的時間復(fù)雜度時,可能會使空間復(fù)雜度的性能變差句伶,即可能導(dǎo)致占用較多的存儲空間考余;反之,當(dāng)追求一個較好的空間復(fù)雜度時楚堤,可能會使時間復(fù)雜度的性能變差,即可能導(dǎo)致占用較長的運行時間衅胀。

有時我們可以用空間來換取時間以達(dá)到目的酥筝。

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