• 程序时间复杂度计算(一)


    最近休息的状态,所以将以前工作时纪录在“印象笔记”的较好的资料和以前自己的一些想法,逐步整理到博客里吧。

    一、概念
    时间复杂度是总运算次数表达式中受n的变化影响最大的那一项(不含系数)
    比如:一般总运算次数表达式类似于这样:
    a*2^n+b*n^3+c*n^2+d*n*lg(n)+e*n+f
    a ! =0时,时间复杂度就是O(2^n);
    a=0,b<>0 =>O(n^3);
    a,b=0,c<>0 =>O(n^2)依此类推
    eg:
    (1) for(i=1;i<=n;i++) //循环了n*n次,当然是O(n^2)
    for(j=1;j<=n;j++)
    s++;
    (2) for(i=1;i<=n;i++)//循环了(n+n-1+n-2+…+1)≈(n^2)/2,因为时间复杂度是不考虑系数的,所以也是O(n^2)
    for(j=i;j<=n;j++)
    s++;
    (3) for(i=1;i<=n;i++)//循环了(1+2+3+…+n)≈(n^2)/2,当然也是O(n^2)
    for(j=1;j<=i;j++)
    s++;
    (4) i=1;k=0;
    while(i<=n-1){
    k+=10*i;
    i++; }
    //循环了
    n-1≈n次,所以是O(n)
    (5) for(i=1;i<=n;i++)
    for(j=1;j<=i;j++)
    for(k=1;k<=j;k++)
    x=x+1;
    //
    循环了(1^2+2^2+3^2+…+n^2)=n(n+1)(2n+1)/6(这个公式要记住哦)≈(n^3)/3,不考虑系数,自然是O(n^3)
    另外,在时间复杂度中,log(2,n)(以2为底)与lg(n)(以10为底)是等价的,因为对数换底公式:
    log(a,b)=log(c,b)/log(c,a)
    所以,log(2,n)=log(2,10)*lg(n),忽略掉系数,二者当然是等价的
    二、计算方法
    1.一个算法执行所耗费的时间,从理论上是不能算出来的,必须上机运行测试才能知道。但我们不可能也没有必要对每个算法都上机测试,只需知道哪个算法花费的时间多,哪个算法花费的时间少就可以了。并且一个算法花费的时间与算法中语句的执行次数成正比例,哪个算法中语句执行次数多,它花费时间就多。
    一个算法中的语句执行次数称为语句频度或时间频度。记为T(n)。
    2.一般情况下,算法的基本操作重复执行的次数是模块n的某一个函数f(n),因此,算法的时间复杂度记做:T(n)=O(f(n))。随着模块n的增大,算法执行的时间的增长率和f(n)的增长率成正比,所以f(n)越小,算法的时间复杂度越低,算法的效率越高。
    在计算时间复杂度的时候,先找出算法的基本操作,然后根据相应的各语句确定它的执行次数,再找出T(n)的同数量级(它的同数量级有以下:1,Log2n ,n ,nLog2n ,n的平方,n的三次方,2的n次方,n!),找出后,f(n)=该数量级,若T(n)/f(n)求极限可得到一常数c,则时间复杂度T(n)=O(f(n))。
    3.常见的时间复杂度
    按数量级递增排列,常见的时间复杂度有:
    常数阶O(1), 对数阶O(log2n), 线性阶O(n), 线性对数阶O(nlog2n), 平方阶O(n^2), 立方阶O(n^3),…, k次方阶O(n^k), 指数阶O(2^n) 。
    其中,
    1.O(n),O(n^2), 立方阶O(n^3),…, k次方阶O(n^k) 为多项式阶时间复杂度,分别称为一阶时间复杂度,二阶时间复杂度。。。。
    2.O(2^n),指数阶时间复杂度,该种不实用
    3.对数阶O(log2n), 线性对数阶O(nlog2n),除了常数阶以外,该种效率最高
    例:算法:
    for(i=1;i<=n;++i)
    {
    for(j=1;j<=n;++j)
    {
    c[ i ][ j ]=0; //该步骤属于基本操作 执行次数:n^2
    for(k=1;k<=n;++k)
    c[ i ][ j ]+=a[ i ][ k ]*b[ k ][ j ]; //该步骤属于基本操作 执行次数:n^3
    }
    }
    则有 T(n)= n^2+n^3,根据上面括号里的同数量级,我们可以确定 n^3为T(n)的同数量级
    则有f(n)= n^3,然后根据T(n)/f(n)求极限可得到常数c
    则该算法的 时间复杂度:T(n)=O(n^3)

    原文地址:http://m.blog.csdn.net/article/details?id=8008987

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