从零单刷数据结构(Java描述)(二)——算法概论

本文深入探讨了算法的基本概念,包括算法的定义、特性和基本要求,重点讲解了算法的时间复杂度,包括常数阶、线性阶、对数阶和平方阶,并通过实例详细分析了每种复杂度的特点。

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算法:算法是解决特定问题求解步骤的描述,在计算机中表现为指令的有限序列,并且每条指令表示一个或多个操作。

算法的特性:

  1. 输入输出:算法具有零个或多个输入,至少有一个或多个输出,即算法是一定需要输出的
  2. 有穷性:算法在执行有限的步骤之后,自动结束而不会出现无限循环,并且每一个步骤在可接受 的时间内完成
  3. 确定性:算法的每一步骤都具有确定的含义,不会出现二义性
  4. 可行性:算法的每一步都必须是可行的,也就是说,每一步都能通过执行有限次数完成

算法的基本要求:

  • 正确性
  • 可读性
  • 健壮性
  • 时间复杂度
  • 空间复杂度

时间复杂度:描述随问题规模n的增大,算法执行时间增长率的变化。一般用大O阶表示。
常见的时间复杂度:

  1. 常数阶:与问题的大小无关(n的多少),执行时间恒定的算法。
    如O(1):
//执行一次
int sum=0,n=100;
//执行一次
sum=(1+n)*n/2;
//执行一次
System.out.println(sum);
  1. 线性阶:线性阶的循环结构会复杂很多,要分析算法的复杂度,关键是分析循环结构的运行情况。
    如O(n):
for(int i=0;i<n;i++){
//时间复杂度为O(1)的程序步骤
...
}

3.对数阶:每次count乘以2之后,就距离n更近,即有多少个2相乘后大于n,则退出循环。
由2^x=n => x=log2n,所以这个循环的时间复杂度为O(logn)。
如:

int count=1;
while(count<n){
count=count*2;
//时间复杂度O(1)的程序步骤
...
}

4.平方阶:常见于循环嵌套
如O(n^2):

for(int i=0;i<n;i++){
	for(int j=i;j<n;j++){
	//时间复杂度为O(1)的程序步骤
	...
	}
}
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