算法的时间复杂度

一.如何计算

1.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)

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。

一个问题本身也有它的复杂性,如果某个算法的复杂性到达了这个问题复杂性的下界,那就称这样的算法是最佳算法。

 

二.常用技巧

1. 时间复杂度的几条基本计算规则
基本操作,即只有常数项,认为其时间复杂度为O(1)
顺序结构,时间复杂度按加法进行计算
循环结构,时间复杂度按乘法进行计算
分支结构,时间复杂度取最大值
判断一个算法的效率时,往往只需要关注操作数量的最高次项,其它次要项和常数项可以忽略
在没有特殊说明时,我们所分析的算法的时间复杂度都是指最坏时间复杂度.

 

结论一:顺序执行的代码只会影响常数项,可以忽略。    顺序执行指没有循环的代码,每行代码都是不同的。

结论二:只需挑循环中的一个基本操作分析它的执行次数与n的关系即可。

结论三:如果有多层循环嵌套,只需关注最深层循环循环了几次。

 

三.三种复杂度

1. 分析算法时,存在几种可能的考虑:
算法完成工作最少需要多少基本操作,即最优时间复杂度
算法完成工作最多需要多少基本操作,即最坏时间复杂度
算法完成工作平均需要多少基本操作,即平均时间复杂度 
        对于最优时间复杂度,其价值不大,因为它没有提供什么有用信息,其反映的只是最乐观最理想的情况,没有参考价值。

        对于平均时间复杂度,是对算法的一个全面评价,因此它完整全面的反映了这个算法的性质。但另一方面,这种衡量并没有保证,不是每个计算都能在这个基本操作内完成。而且,对于平均情况的计算,也会因为应用算法的实例分布可能并不均匀而难以计算。

        对于最坏时间复杂度,提供了一种保证,表明算法在此种程度的基本操作中一定能完成工作。

        因此,我们主要关注算法的最坏情况,亦即最坏时间复杂度。
 

 

 

小结:

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