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X5-0、java数据结构---算法的时间复杂度

2020-12-06  本文已影响0人  鄙人_阿K

总目录:地址如下看总纲

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1、排序算法介绍

(1)基本概要

排序是将一组数据,依指定的顺序进行排列的过程。

(2)分类:

  1. 内部排序:
    指将需要处理的所有数据都加载到内部存储器中进行排序。
  2. 外部排序法:
    数据量过大,无法全部加载到内存中,需要借助外部存储进行
    排序。

(3)常见种类:

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2、度量一个程序(算法)执行时间的两种方法

(1)事后统计法:

这种方法可行, 但是有两个问题:一是要想对设计的算法的运行性能进行评测,需要实际运行该程序;二是所得时间的统计量依赖于计算机的硬件、软件等环境因素, 这种方式,要在同一台计算机的相同状态下运行,才能比较那个算法速度更快

(2)事前估算法

通过分析某个算法的时间复杂度来判断哪个算法更优

3、时间频度

(1)基本概念:

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)案例:计算1-100所有数字之和(两种算法的时间频度)

第一个的意思是:你要计算1-100和,程序得运行101次(n=200则需要201次)


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第二个的意思是:你要计算1-100和,程序得运行1次(无论n=多少都只需要一次完成)


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4、时间复杂度的忽略(常数项,低次项,系数)

数据规模大,忽略才有用

(1)常数项

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(2)低次项

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(3)系数(既次方,平方,立方....)

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5、时间复杂度

(1)概述

一般情况下,算法中的基本操作语句的重复执行次数是问题规模n的某个函数,用T(n)表示,若有某个辅助函数f(n),使得当n趋近于无穷大时,T(n) / f(n) 的极限值为不等于零的常数,则称f(n)是T(n)的同数量级函数。记作 T(n)=O( f(n) ),称O( f(n) ) 为算法的渐进时间复杂度,简称时间复杂度。
人话:就是将 T(n)这个公式,通过上面的三个忽略法 变成 f(n) ,再简写成 O(f(n))

(2)案例

T(n) 不同,但时间复杂度可能相同。 如:T(n)=n²+7n+6 与 T(n)=3n²+2n+2 它们的T(n) 不同,但时间复杂度相同,都为O(n²)。

(3)估算方式:

1、用常数1代替运行时间中的所有加法常数 T(n)=n²+7n+6 => T(n)=n²+7n+1
2、修改后的运行次数函数中,只保留最高阶项 T(n)=n²+7n+1 => T(n) = n²
3、去除最高阶项的系数 T(n) = n² => T(n) = n² => O(n²)

6、常见的时间复杂度

(1)基本概述


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(2)常数阶O(1):

无论代码执行了多少行,只要是没有循环等复杂结构,那这个代码的时间复杂度就都是O(1)


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(3)对数阶O(log2n)

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(4)线性阶O(n)

这段代码,for循环里面的代码会执行n遍,因此它消耗的时间是随着n的变化而变化的,因此这类代码都可以用O(n)来表示它的时间复杂度


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(5)线性对数阶O(nlogN)

线性对数阶O(nlogN) 其实非常容易理解,将时间复杂度为O(logn)的代码循环N遍的话,那么它的时间复杂度就是 n * O(logN),也就是了O(nlogN)


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(6)平方阶O(n²)

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平方阶O(n²) 就更容易理解了,如果把 O(n) 的代码再嵌套循环一遍,它的时间复杂度就是 O(n²),这段代码其实就是嵌套了2层n循环,它的时间复杂度就是 O(nn),即 O(n²) 如果将其中一层循环的n改成m,那它的时间复杂度就变成了 O(mn)

(7)立方阶O(n³)、K次方阶O(n^k)

参考上面的O(n²) 去理解就好了,O(n³)相当于三层n循环,其它的类似

7、平均时间复杂度和最坏时间复杂度

(1)概述

1、平均时间复杂度是指所有可能的输入实例均以等概率出现的情况下,该算法的运行时间。
2、最坏情况下的时间复杂度称最坏时间复杂度。一般讨论的时间复杂度均是最坏情况下的时间复杂度。 这样做的原因是:最坏情况下的时间复杂度是算法在任何输入实例上运行时间的界限,这就保证了算法的运行时间不会比最坏情况更长。
3、平均时间复杂度和最坏时间复杂度是否一致,和算法有关

(2)参考图

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