算法復(fù)雜度分析

事后統(tǒng)計(jì)法

測(cè)試結(jié)果非常依賴(lài)測(cè)試環(huán)境
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

大O符號(hào)

大O符號(hào)(英語(yǔ):Big O notation)膝宁,又稱(chēng)為漸進(jìn)符號(hào)跨晴,是用于描述函數(shù)漸近行為數(shù)學(xué)符號(hào)欧聘。更確切地說(shuō),它是用另一個(gè)(通常更簡(jiǎn)單的)函數(shù)來(lái)描述一個(gè)函數(shù)數(shù)量級(jí)漸近上界端盆。

大O符號(hào)是由德國(guó)數(shù)論學(xué)家保羅·巴赫曼在其1892年的著作《解析數(shù)論》(Analytische Zahlentheorie)首先引入的树瞭。而這個(gè)記號(hào)則是在另一位德國(guó)數(shù)論學(xué)家艾德蒙·朗道的著作中才推廣的,因此它有時(shí)又稱(chēng)為朗道符號(hào)(Landau symbols)爱谁。代表“order of ...”(……階)的大O晒喷,最初是一個(gè)大寫(xiě)希臘字母Ο”(omicron),現(xiàn)今用的是大寫(xiě)拉丁字母O”访敌。

大 O 時(shí)間復(fù)雜度

大 O 時(shí)間復(fù)雜度實(shí)際上并不具體表示代碼真正的執(zhí)行時(shí)間凉敲,而是表示代碼執(zhí)行時(shí)間隨數(shù)據(jù)規(guī)模增長(zhǎng)的變化趨勢(shì),所以寺旺,也叫作漸進(jìn)時(shí)間復(fù)雜度爷抓,簡(jiǎn)稱(chēng)時(shí)間復(fù)雜度。

怎么計(jì)算時(shí)間復(fù)雜度

Tn = O(f(n))
而公式中的低階阻塑、常量蓝撇、系數(shù)三部分并不左右增長(zhǎng)趨勢(shì),所以都可以忽略陈莽。我們只需要記錄一個(gè)最大量級(jí)就可以了

只關(guān)注循環(huán)執(zhí)行次數(shù)最多的一段代碼
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
int cal(int n) {
   int sum_1 = 0;
   int p = 1;
   for (; p < 100; ++p) {
     sum_1 = sum_1 + p;
   }

   int sum_2 = 0;
   int q = 1;
   for (; q < n; ++q) {
     sum_2 = sum_2 + q;
   }
 
   int sum_3 = 0;
   int i = 1;
   int j = 1;
   for (; i <= n; ++i) {
     j = 1; 
     for (; j <= n; ++j) {
       sum_3 = sum_3 +  i * j;
     }
   }
 
   return sum_1 + sum_2 + sum_3;
 }

乘法法則:嵌套代碼的復(fù)雜度等于嵌套內(nèi)外代碼復(fù)雜度的乘積
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;
 }

常見(jiàn)時(shí)間復(fù)雜度實(shí)例分析
image.png
image.png
O(1)
 int i = 8;
 int j = 6;
 int sum = i + j;
O(logn)渤昌、O(nlogn)
 i=1;
 while (i <= n)  {
   i = i * 2;
 }
 i=1;
 while (i <= n)  {
   i = i * 3;
 }

\log3(n) == \log3(2) * \log2(n) == C * \log(n)

O(m+n)虽抄、O(m*n)
int cal(int m, int n) {
  int sum_1 = 0;
  int i = 1;
  for (; i < m; ++i) {
    sum_1 = sum_1 + i;
  }

  int sum_2 = 0;
  int j = 1;
  for (; j < n; ++j) {
    sum_2 = sum_2 + j;
  }

  return sum_1 + sum_2;
}

最好、最壞独柑、平均迈窟、均攤時(shí)間復(fù)雜度

同一段代碼在不同情況下時(shí)間復(fù)雜度會(huì)出現(xiàn)量級(jí)差異,為了更全面忌栅,更準(zhǔn)確的描述代碼的時(shí)間復(fù)雜度车酣,所以引入這4個(gè)概念。

最好:最理想的情況下
最壞:在最糟糕的情況下
平均:加權(quán)平均時(shí)間復(fù)雜度
均攤:一種特殊的索绪,通過(guò)攤還分析得到的平均時(shí)間復(fù)雜度

時(shí)間復(fù)雜度表示

O:big-O————上界
Ω:big-Omega—–下界(很少用)
Θ:big-Theta——-確界

為什么見(jiàn)周?chē)嗣枋鏊惴◤?fù)雜度都用大 O 符號(hào)而不是大 Θ?

示例:find

// n 表示數(shù)組 array 的長(zhǎng)度
int find(int[] array, int n, int x) {
  int i = 0;
  int pos = -1;
  for (; i < n; ++i) {
    if (array[i] == x) {
       pos = i;
       break;
    }
  }
  return pos;
}

最好:Ω(1)
最壞:O(n)
平均:O(n)


image.png

攤還分析法:將較高時(shí)間復(fù)雜度那次操作的耗時(shí)湖员,平攤到其他那些時(shí)間復(fù)雜度比較低的操作上。適用于低級(jí)別和高級(jí)別復(fù)雜度出現(xiàn)具有時(shí)序規(guī)律瑞驱。均攤結(jié)果一般都等于低級(jí)別復(fù)雜度破衔。

示例:insert

// 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;
}

最好:Ω(1)
最壞:O(n)
平均:O(1)

能夠應(yīng)用均攤時(shí)間復(fù)雜度分析的場(chǎng)合,一般均攤時(shí)間復(fù)雜度就等于最好情況時(shí)間復(fù)雜度

常見(jiàn)排序算法的時(shí)間復(fù)雜度

排序算法 最佳時(shí)間復(fù)雜度 平均時(shí)間復(fù)雜度 最壞時(shí)間復(fù)雜度 穩(wěn)定性
選擇排序 O(N^2) O(N^2) O(N^2) 不穩(wěn)定
插入排序 O(N) O(N^2) O(N^2) 穩(wěn)定
冒泡排序 O(N) O(N^2) O(N^2) 穩(wěn)定
希爾排序 O(N) O(NlogN) O(N^S)(1<S<2) 不穩(wěn)定
快速排序 O(NlogN) O(NlogN) O(N^2) 不穩(wěn)定
堆排序 O(NlogN) O(NlogN) O(NlogN) 不穩(wěn)定
歸并排序 O(NlogN) O(NlogN) O(NlogN) 穩(wěn)定

空間復(fù)雜度

漸進(jìn)空間復(fù)雜度钱烟,表示算法的存儲(chǔ)空間與數(shù)據(jù)規(guī)模之間的增長(zhǎng)關(guān)系晰筛。
是對(duì)一個(gè)算法在運(yùn)行過(guò)程中臨時(shí)占用存儲(chǔ)空間大小的量度

func TestRoom(t *testing.T) {
    var n int = 10000
    var list = new([1000]int)
    for i := 0; i < n; i++ {
        list[i%1000] = i
        fmt.Println(i%1000, i)
    }
}

//?
func TestRoom2(t *testing.T) {
    var n int = 10000
    var list []int
    for i := 0; i < n; i++ {
        list = append(list, i)
    }
}

引用:
https://blog.csdn.net/qq_35556064/article/details/82888717

https://blog.csdn.net/Michael__Jack/article/details/71075459

極客時(shí)間: https://time.geekbang.org/column/article/41149

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7O%E7%AC%A6%E5%8F%B7

https://blog.csdn.net/zolalad/article/details/11848739

https://icell.io/how-golang-slice-append-works/

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