现在的位置: 首页 > 综合 > 正文

算法的时间复杂度计算

2013年10月21日 ⁄ 综合 ⁄ 共 3290字 ⁄ 字号 评论关闭
定义:如果一个问题的规模是n,解这一问题的某一算法所需要的时间为T(n),它是n的某一函数 T(n)称为这一算法的“时间复杂性”。 1SjVj9{:  
tkV[^OeU>  
当输入量n逐渐加大时,时间复杂性的极限情形称为算法的“渐近时间复杂性”。 "&SE!3*m`I  
E&J<qTH9  
我们常用大O表示法表示时间复杂性,注意它是某一个算法的时间复杂性。大O表示只是说有上界,由定义如果f(n)=O(n),那显然成立f(n)=O(n^2),它给你一个上界,但并不是上确界,但人们在表示的时候一般都习惯表示前者。 JYNn zgd  
7a9">:~  
此外,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。 b(N+_= n  
7Q{&L#;  
“大O记法”:在这种描述中使用的基本参数是 n,即问题实例的规模,把复杂性或运行时间表达为n的函数。这里的“O”表示量级 (order),比如说“二分检索是 O(logn)的”,也就是说它需要“通过logn量级的步骤去检索一个规模为n的数组”记法 O ( f(n) )表示当 n增大时,运行时间至多将以正比于 f(n)的速度增长。 =55)|$hgD  
N@0/=B[n  
这种渐进估计对算法的理论分析和大致比较是非常有价值的,但在实践中细节也可能造成差异。例如,一个低附加代价的O(n2)算法在n较小的情况下可能比一个高附加代价的 O(nlogn)算法运行得更快。当然,随着n足够大以后,具有较慢上升函数的算法必然工作得更快。 "=]'"'B:  
evEdFY  
O(1) 'O~_g5kC  
D'g@B.fX d  
Temp=i;i=j;j=temp;                     p&(z'd  
cPL6(&7  
以上三条单个语句的频度均为1,该程序段的执行时间是一个与问题规模n无关的常数。算法的时间复杂度为常数阶,记作T(n)=O(1)。如果算法的执行时 间不随着问题规模n的增加而增长,即使算法中有上千条语句,其执行时间也不过是一个较大的常数。此类算法的时间复杂度是O(1)。 :`yW^b  
IL&R&8'  
O(n^2) H5FWk  
l Hu8ADva  
2.1. 交换i和j的内容 -k,}LJjo  
     sum=0;                 (一次) 0a$hK9BH  
     for(i=1;i<=n;i++)       (n次 ) NUY s QO)  
        for(j=1;j<=n;j++) (n^2次 ) DQ6pe)E|  
         sum++;       (n^2次 ) / vzwokH  
解:T(n)=2n^2+n+1 =O(n^2) 7:)$oH  
O;;vz+ j  
2.2.    ;fY)7 '  
    for (i=1;i<n;i++) x6~`{N1N M  
    { L5>.ku=T  
        y=y+1;         ①    "IsDL^)A9  
        for (j=0;j<=(2*n);j++)     0 Pa/:^/6  
           x++;        ②       #%tN2cFDN  
    }          J/kv}v  
解: 语句1的频度是n-1 owc#RW9 7  
          语句2的频度是(n-1)*(2n+1)=2n^2-n-1 //M3O  
          f(n)=2n^2-n-1+(n-1)=2n^2-2 x+7jJ=F  
          该程序的时间复杂度T(n)=O(n^2).          LHz-/0 [  
@'EU/Y/l  
O(n)       <M|kOi  
                                                       ^H1B 62_  
2.3. 4b B)t#  
    a=0; ;X ]+r$_  
    b=1;                      ① gZe(aGh  
    for (i=1;i<=n;i++) ② -Fe) )Y'=  
    {   )V<ML7_?  
       s=a+b;    ③ Ccld;c&+  
       b=a;     ④   /d*0+m8  
       a=s;     ⑤ _s/ 5oRHA  
    } yF-EHNNf  
解: 语句1的频度:2,         59;p|  
           语句2的频度: n,         |N%?7PZ(  
          语句3的频度: n-1,         hSQuML  
          语句4的频度:n-1,     /a}F ;^  
          语句5的频度:n-1,                                   (7l'e=J0  
          T(n)=2+n+3(n-1)=4n-1=O(n). 0x&-/qce6W  
                                                                                                  x3j)'`=15  
O(log2n ) HjCW sQM  
3q'["SS  
2.4. gD}lDK6N  
     i=1;       ① rC`pTN  
    while (i<=n) [{iPosQWj  
       i=i*2; ② 2/XrorV  
解: 语句1的频度是1,   4= 7#=F1  
          设语句2的频度是f(n),   则:2^f(n)<=n;f(n)<=log2n     WC& V9Yk  
          取最大值f(n)= log2n, #mT/B[4h  
          T(n)=O(log2n ) 55Pe&V1=  
'80mhrEutG  
O(n^3) %C[#:>'+  
^LI/W'K  
2.5. hwx1fpo4  
    for(i=0;i<n;i++) uSsP'qd  
    {   "]SA4Ud^  
       for(j=0;j<i;j++)   ,+P2B%2c  
       { <lkt'iT=Sz  
          for(k=0;k<j;k++) V3S"LJ  
             x=x+2;   SuR+Vv  
       } Leu6kPk  
    } pP-L{bT  
解:当i=m, j=k的时候,内层循环的次数为k当i=m时, j 可以取 0,1,...,m-1 , 所以这里最内循环共进行了0+1+...+m-1=(m-1)m/2次所以,i从0取到n, 则循环共进行了: 0+(1-1)*1/2+...+(n-1)n/2=n(n+1)(n-1)/6所以时间复杂度为O(n^3). []-<-TqJ  
                                   :@b=;  
ms&6N']  
我们还应该区分算法的最坏情况的行为和期望行为。如快速排序的最 坏情况运行时间是 O(n^2),但期望时间是 O(nlogn)。通过每次都仔细 地选择基准值,我们有可能把平方情况 (即O(n^2)情况)的概率减小到几乎等于 0。在实际中,精心实现的快速排序一般都能以 (O(nlogn)时间运行。 >:bXw#w]  
下面是一些常用的记法: 3:aj8F2  
/s~BE ,su  
*`40B6dEr  
访问数组中的元素是常数时间操作,或说O(1)操作。一个算法如 果能在每个步骤去掉一半数据元素,如二分检索,通常它就取 O(logn)时间。用strcmp比较两个具有n个字符的串需要O(n)时间 。常规的矩阵乘算法是O(n^3),因为算出每个元素都需要将n对 元素相乘并加到一起,所有元素的个数是n^2。 8]i7 wq#=  
指数时间算法通常来源于需要求出所有可能结果。例如,n个元 素的集合共有2n个子集,所以要求出所有子集的算法将是O(2n)的 。指数算法一般说来是太复杂了,除非n的值非常小,因为,在 这个问题中增加一个元素就导致运行时间加倍。不幸的是,确实有许多问题 (如著名 的“巡回售货员问题” ),到目前为止找到的算法都是指数的。如果我们真的遇到这种情况, 通常应该用寻找近似最佳结果的算法替代之。

抱歉!评论已关闭.