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算法的时间与空间复杂度
阅读量:796 次
发布时间:2023-03-28

本文共 1123 字,大约阅读时间需要 3 分钟。

算法(Algorithm)是指用来操作数据、解决程序问题的一组方法。对于同一个问题,使用不同的算法,结果可能相同,但在执行过程中所消耗的资源和时间可能差异很大。

衡量算法效率的主要维度是时间和空间两个方面。

时间维度:

时间复杂度是衡量算法执行时间的主要指标,通常用“渐进时间复杂度”表示为T(n)=O(f(n)),其中f(n)表示每行代码执行的次数总和,O表示正比例关系。

空间维度:

空间复杂度衡量算法运行时所占用的内存空间,通常表示为S(n)=O(g(n)),其中g(n)表示临时存储空间的大小。

在实际应用中,时间和空间往往是“难以兼得”的,因此需要在时间和空间之间找到平衡点。

接下来,我们来详细探讨时间复杂度和空间复杂度的计算方式。

时间复杂度

时间复杂度是衡量算法运行时间的关键指标。要计算时间复杂度,可以采用“大O符号表示法”,即T(n)=O(f(n)),其中f(n)是每行代码执行次数的总和。

以一个简单的循环例子为例:

for (i=1; i<=n; i++) {    j = i;    j++;}

在这个例子中,每次循环执行两次操作:赋值j=i和增加j。循环执行n次,因此总操作次数为2n。用大O符号表示法,其时间复杂度为T(n)=O(n)。

常见的时间复杂度级别包括:

  • 常数时间复杂度O(1):无论数据规模如何,执行时间恒定。
  • 线性时间复杂度O(n):执行时间与数据规模成正比。
  • 对数时间复杂度O(logN):执行时间与数据规模对数成正比。
  • 线性对数时间复杂度O(n logN):执行时间是n乘以对数时间。
  • 平方时间复杂度O(n²):执行时间与数据规模的平方成正比。
  • 立方时间复杂度O(n³):执行时间与数据规模的立方成正比。
  • K次方时间复杂度O(n^k):执行时间与数据规模的k次方成正比。
  • 指数时间复杂度O(2^n):执行时间随数据规模指数增长。

空间复杂度

空间复杂度衡量算法运行时所占用的内存空间。常见的空间复杂度级别包括:

  • 常数空间复杂度O(1):算法运行时占用的内存空间恒定。
  • 线性空间复杂度O(n):算法运行时占用的内存空间与数据规模成正比。
  • 平方空间复杂度O(n²):算法运行时占用的内存空间与数据规模的平方成正比。

代码示例

以一个简单的数组分配为例:

int[] m = new int[n];for (i=1; i<=n; i++) {    j = i;    j++;}

在这个例子中,数组m占用的空间为n,循环内部的操作j=i和j++并不增加额外的空间占用。因此,该算法的空间复杂度为O(n)。

总结来说,选择算法时,我们需要综合考虑其时间复杂度和空间复杂度,根据具体需求找到最佳的平衡点。

转载地址:http://yphfk.baihongyu.com/

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