算法復(fù)雜度分析

復(fù)雜度分析包括:
  • 時(shí)間復(fù)雜度分析
  • 空間復(fù)雜度分析
事后統(tǒng)計(jì)法

我們常用事后統(tǒng)計(jì)法來(lái)統(tǒng)計(jì)效率帘腹,這種方法也存在一些問(wèn)題例如:
1陈症,測(cè)試結(jié)果依賴測(cè)試環(huán)境
2盐固,測(cè)試結(jié)果受數(shù)據(jù)規(guī)模的影響很大

大O復(fù)雜度表示法

代碼執(zhí)行時(shí)間隨著數(shù)據(jù)規(guī)模增長(zhǎng)的變化趨勢(shì)看疗,也叫漸進(jìn)時(shí)間復(fù)雜度唆阿,簡(jiǎn)稱時(shí)間復(fù)雜度燥筷。
T(n)=O(logn)
T(n)=O(n)
T(n)=O(n*logn)
T(n)=O(n^2)
一般有這幾種復(fù)雜度

時(shí)間復(fù)雜度分析

在cpu的角度看箩祥,每行代碼都在執(zhí)行類似的操作:讀數(shù)據(jù)-運(yùn)算-寫數(shù)據(jù),每行簡(jiǎn)單看成一次操作
例如:

int cal(int n) {
  int sum = 0;
  int i = 1;
  int j = 1;
  for (; i <= n; ++i) {
    j = 1;
    for (; j <= n; ++j) {
      sum = sum +  i * j;
    }
  }
}

上面代碼可以看成執(zhí)行了(2n^2 + 2n + 3)*unit_time

1肆氓,只關(guān)注循環(huán)執(zhí)行次數(shù)最多的一段代碼

我們?cè)诜治鲆欢未a的時(shí)間復(fù)雜度的時(shí)候袍祖,也只是關(guān)注循環(huán)執(zhí)行次數(shù)最多的那一次代碼。其他的相對(duì)可以忽略不計(jì)

2谢揪,加法法則:總復(fù)雜度等于量級(jí)最大的那段代碼的復(fù)雜度蕉陋。

一段代碼有幾段循環(huán),例如單次循環(huán)和嵌套循環(huán)拨扶,嵌套循環(huán)的復(fù)雜度是量級(jí)更大的凳鬓。

3,乘法法則:嵌套代碼的復(fù)雜度等于嵌套內(nèi)外代碼的復(fù)雜度的成績(jī)

例如:

int cal(int n) {
   int ret = 0; 
   int i = 1;
   for (; i < n; ++i) {
     ret = ret + f(i);
   } 
 } 
 
 int f(int n) {
  int sum = 0;
  int i = 1;
  for (; i < n; ++i) {
    sum = sum + i;
  } 
  return sum;
 }

兩個(gè)方法嵌套屈雄,并且是循環(huán)嵌套就等于兩個(gè)復(fù)雜度的積

復(fù)雜度的量級(jí)

  • 多項(xiàng)式量級(jí)
    常量階O(1)
    對(duì)數(shù)階O(logn)
    線性階O(n)
    線性對(duì)數(shù)階O(nlogn)
    平方階O(n^2)
    立方階O(n^3)
    K次方階O(n^k)
  • 非多項(xiàng)式量級(jí)
    指數(shù)階O(2^n)
    階乘階O(n!)
    一般非多項(xiàng)式量級(jí)的稱為NP(Non-Deterministic Polynomial)非確定多項(xiàng)式問(wèn)題村视。當(dāng)n越大,執(zhí)行時(shí)間會(huì)急劇增大酒奶,這種算法的時(shí)間復(fù)雜度是非常低效的蚁孔。


    復(fù)雜度.jpeg

復(fù)雜度分析有幾種情況

  • 最好情況的時(shí)間復(fù)雜度
  • 最壞情況的時(shí)間復(fù)雜度
  • 平均情況的時(shí)間復(fù)雜度
  • 均攤時(shí)間復(fù)雜度
    前面三個(gè)都好理解,下面說(shuō)說(shuō)這個(gè)復(fù)雜度分析
/ array表示一個(gè)長(zhǎng)度為n的數(shù)組
 // 代碼中的array.length就等于n
 int[] array = new int[n];
 int count = 0;
 
 void insert(int val) {
    if (count == array.length) {
       int sum = 0;
       for (int i = 0; i < array.length; ++i) {
          sum = sum + array[i];
       }
       array[0] = sum;
       count = 1;
    }

    array[count] = val;
    ++count;
 }

例如上面的例子惋嚎,當(dāng)沒(méi)達(dá)到數(shù)組的長(zhǎng)度的時(shí)候復(fù)雜度是是O(1),在達(dá)到length的時(shí)候復(fù)雜度O(n),想這樣規(guī)律的多個(gè)低階復(fù)雜度+一個(gè)高階復(fù)雜度的情況杠氢,這個(gè)高階復(fù)雜度可以分?jǐn)偟角懊鎛個(gè)低階的復(fù)雜度上。他最終的復(fù)雜度是O(1)另伍,像這種多個(gè)低階可以把一個(gè)高階的給分?jǐn)偟艟褪蔷鶖倧?fù)雜度鼻百。比如ArrayList的insert導(dǎo)致的擴(kuò)容也是一個(gè)道理。
均攤復(fù)雜度也算是一種特殊的平均復(fù)雜度摆尝。

空間復(fù)雜度

時(shí)間復(fù)雜度的全稱是漸進(jìn)時(shí)間復(fù)雜度温艇,標(biāo)識(shí)算法的執(zhí)行時(shí)間與數(shù)據(jù)之間的增長(zhǎng)關(guān)系,類比空間就是漸進(jìn)空間復(fù)雜度堕汞,標(biāo)識(shí)算法的存儲(chǔ)于存儲(chǔ)空間規(guī)模之間的增長(zhǎng)關(guān)系勺爱。
主要的空間復(fù)雜度O(1)、O(n)讯检、O(n^2)琐鲁,而O(logn)卫旱、O(nlogn)基本用不到。

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