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算法时间复杂度的计算(十八)
2013-11-20 14:18:52 来源: 作者: 【 】 浏览:1761
Tags:算法 时间 复杂度 计算


    一些补充说明
    最坏时间复杂度
    算法的时间复杂度不仅与语句频度有关,还与问题规模及输入实例中各元素的取值有关。一般不特别说明,讨论的时间复杂度均是最坏情况下的时间复杂度。这就保证了算法的运行时间不会比任何更长。
    求数量级
    即求对数值(log),默认底数为10,简单来说就是"一个数用标准科学计数法表示后,10的指数".例如,5000=5x10 3 (log5000=3) ,数量级为3.另外,一个未知数的数量级为其最接近的数量级,即最大可能的数量级。
    求极限的技巧
    要利用好1/n.当n趋于无穷大时,1/n趋向于0
    --------------------------------------------------------------------------------
    一些规则(引自:时间复杂度计算 )
    1) 加法规则
    T(n,m) = T1(n) + T2(n) = O (max ( f(n), g(m) )
    2) 乘法规则
    T(n,m) = T1(n) * T2(m) = O (f(n) * g(m))
    3) 一个特例(问题规模为常量的时间复杂度)
    在大O表示法里面有一个特例,如果T1(n) = O(c), c是一个与n无关的任意常数,T2(n) = O ( f(n) ) 则有
    T(n) = T1(n) * T2(n) = O ( c*f(n) ) = O( f(n) )
    也就是说,在大O表示法中,任何非0正常数都属于同一数量级,记为O(1)。
    4) 一个经验规则
    复杂度与时间效率的关系:
    c < log2n < n < n*log2n < n2 < n3 < 2n < 3n < n! (c是一个常量)
    |--------------------------|--------------------------|-------------|
    较好                     一般              较差
    其中c是一个常量,如果一个算法的复杂度为c 、 log2n 、n 、 n*log2n,那么这个算法时间效率比较高 ,如果是 2n , 3n ,n!,那么稍微大一些的n就会令这个算法不能动了,居于中间的几个则差强人意。
    --------------------------------------------------------------------------------------------------
    复杂情况的分析
    以上都是对于单个嵌套循环的情况进行分析,但实际上还可能有其他的情况,下面将例举说明。
    1.并列循环的复杂度分析
    将各个嵌套循环的时间复杂度相加。
    例如:
    for (i=1; i<=n; i++)
    x++;
    for (i=1; i<=n; i++)
    for (j=1; j<=n; j++)
    x++;
    解:
    第一个for循环
    T(n) = n
    f(n) = n
    时间复杂度为Ο(n)
    第二个for循环
    T(n) = n2
    f(n) = n2
    时间复杂度为Ο(n2)
    整个算法的时间复杂度为Ο(n+n2) = Ο(n2)。
    2.函数调用的复杂度分析
    例如:
    public void printsum(int count){
    int sum = 1;
    for(int i= 0; i<n; i++){
    sum += i;
    }
    System.out.print(sum);
    }
    分析:
    记住,只有可运行的语句才会增加时间复杂度,因此,上面方法里的内容除了循环之外,其余的可运行语句的复杂度都是O(1)。
    所以printsum的时间复杂度 = for的O(n)+O(1) = 忽略常量 = O(n)
    *这里其实可以运用公式 num = n*(n+1)/2,对算法进行优化,改为:
    public void printsum(int count){
    int sum = 1;
    sum = count * (count+1)/2;
    System.out.print(sum);
    }
    这样算法的时间复杂度将由原来的O(n)降为O(1),大大地提高了算法的性能。
    3.混合情况(多个方法调用与循环)的复杂度分析
    例如:
    public void suixiangMethod(int n){
    printsum(n);//1.1
    for(int i= 0; i<n; i++){
    printsum(n); //1.2
    }
    for(int i= 0; i<n; i++){
    for(int k=0; k
    System.out.print(i,k); //1.3
    }
    }
    suixiangMethod 方法的时间复杂度需要计算方法体的各个成员的复杂度。
    也就是1.1+1.2+1.3 = O(1)+O(n)+O(n2) ----> 忽略常数 和 非主要项 == O(n2)
    --------------------------------------------------------------------------------------------------
    更多的例子
    O(1)
    交换i和j的内容
    temp=i;
    i=j;
    j=temp;
    以上三条单个语句的频度为1,该程序段的执行时间是一个与问题规模n无关的常数。算法的时间复杂度为常数阶,记作T(n)=O(1)。如果算法的执行时间不随着问题规模n的增加而增长,即使算法中有上千条语句,其执行时间也不过是一个较大的常数。此类算法的时间复杂度是O(1)。
    O(n2)
    sum=0;                /* 执行次数1 */
    for(i=1;i<=n;i++)
    for(j=1;j<=n;j++)
    sum++;       /* 执行次数n2 */
    解:T(n) = 1 + n2 = O(n2)
    for (i=1;i<n;i++)
    {
    y=y+1;        ①
    for (j=0;j<=(2*n);j++)
    x++;        ②
    }
    解:  语句1的频度是n-1
    语句2的频度是(n-1)*(2n+1) = 2n2-n-1
    T(n) = 2n2-n-1+(n-1) = 2n2-2
    f(n) = n2
    lim(T(n)/f(n)) = 2 + 2*(1/n2) = 2
    T(n) = O(n2)。
    O(n)
    a=0;
    b=1;                     ①
    for (i=1;i<=n;i++) ②
    {
    s=a+b;    ③
    b=a;     ④
    a=s;     ⑤
    }
    解:  语句1的频度:2,
    语句2的频度:n,
    语句3的频度:n,
    语句4的频度:n,
    语句5的频度:n,
    T(n) = 2+4n
    f(n) = n
    lim(T(n)/f(n)) = 2*(1/n) + 4 = 4
    T(n) = O(n)。
    O(log2n)
    i=1;       ①
    while (i<=n)
    i=i*2; ②

        

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