漫步數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法系列之 空間復(fù)雜度

空間復(fù)雜度可以理解為一段程序在內(nèi)存空間分配了多少,程序使用了多少空間或者內(nèi)存規(guī)模褒墨。相比時(shí)間復(fù)雜度废登,空間復(fù)雜度非常簡單直觀±常空間復(fù)雜度主要通過兩個(gè)特征來把握

1. 數(shù)組的長度

2. 使用了遞歸水评,看遞歸的深度。遞歸深度就是其空間復(fù)雜度

遞歸若結(jié)合了數(shù)組的使用媚送。則看二者誰占用的空間最大中燥,取最大值為空間復(fù)雜度。一般我們認(rèn)為最壞發(fā)生的可能結(jié)果才是最終的結(jié)果塘偎。

舉例:使用了數(shù)組疗涉,在內(nèi)存中分配了一段連續(xù)的存儲(chǔ)空間拿霉。傳入的元素個(gè)數(shù),就是程序的空間復(fù)雜度咱扣。

o (n)空間復(fù)雜度

例子中绽淘,我存入了int 類型的5個(gè)元素,最后得到這個(gè)數(shù)組n的長度就是5. 這5個(gè)元素在內(nèi)存中就是一段連續(xù)的存儲(chǔ)空間偏窝。所以空間復(fù)雜度o(n)收恢。 n代表元素有多少,就分配多少內(nèi)存祭往。不多不少伦意。

借用LeetCode 70 爬樓梯,來判定程序空間復(fù)雜度

題目:假設(shè)你正在爬樓梯硼补。需要 n?階你才能到達(dá)樓頂驮肉。每次你可以爬 1 或 2 個(gè)臺(tái)階。你有多少種不同的方法可以爬到樓頂呢已骇?注意:給定 n 是一個(gè)正整數(shù)离钝。

示例 1:當(dāng) n = 2 ;答案:兩種方法褪储。

解釋: 第1種方法:1 階 + 1 階 卵渴;第2種方法:直接爬2 階。所以共兩種方法

示例 2:當(dāng)n =?3 鲤竹; 答案:三種方法浪读。

解釋: 有三種方法可以爬到樓頂。

方法1: 1 階 + 1 階 + 1 階辛藻;

方法2:1 階 + 2 階 碘橘;

方法3:2 階 + 1 階。

思路一: 遞歸

遞歸思想

爬樓梯問題實(shí)質(zhì)是斐波那契數(shù)列吱肌。很自然想到遞歸來實(shí)現(xiàn):

想求抵達(dá)第n層的方法痘拆,取決于(n-1)層和(n-2)層方法之和。因?yàn)楫?dāng)爬到第n-1層或者第n-2層氮墨,根據(jù)題目所述纺蛆,下一步都會(huì)是第n層。(因?yàn)橐徊揭徊脚拦婢荆部梢砸淮闻纼蓪樱┯倘觯煌恚琻-1層取決于n-2粒褒,n-3... 以此類推

可是识颊,遞歸構(gòu)建的樹形結(jié)構(gòu),所有左邊分支都是層數(shù)減1, 右邊分支都是層數(shù)-2祥款。 生成了大量重復(fù)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算清笨,且遞歸的深度是n層。 由下圖可以看到刃跛。每一個(gè)f() 占據(jù)一個(gè)內(nèi)存空間抠艾,層層嵌套,直至滿足遞歸的退出條件桨昙,n==0 or n==1 (return 1)检号。所以,用遞歸來解決爬樓梯問題蛙酪,空間復(fù)雜度非常高齐苛。o(n)

遞歸

思路二:動(dòng)態(tài)規(guī)劃法

動(dòng)態(tài)規(guī)劃思路

動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的核心思想是自底向上的分析問題,先著眼于小問題桂塞,才能解決大問題凹蜂。可以參考代碼的注釋阁危。例子中玛痊,所有的爬樓梯第n層方法,都是從爬一層和爬兩層的方法數(shù)之和算起狂打。

總結(jié):用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法擂煞,我們只是定義了first,second趴乡,third變量对省。并沒有引入數(shù)組,開辟內(nèi)存空間存放數(shù)據(jù)浙宜。也沒有遞歸函數(shù)的出現(xiàn)。一層循環(huán)蛹磺,所以時(shí)間復(fù)雜度是O(n)粟瞬;空間復(fù)雜度是O(1) 常量級(jí)內(nèi)存空間。

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