时间复杂度

 一概念

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)
比如:一般总运算次数表达式类似于这样:
a*2^n+b*n^3+c*n^2+d*n*lg(n)+e*n+f
a ! =0时,时间复杂度就是O(2^n);
a=0,b<>0 =>O(n^3);
a,b=0,c<>0 =>O(n^2)依此类推
二、计算方法
1.一个算法执行所耗费的时间,从理论上是不能算出来的,必须上机运行测试才能知道。但我们不可能也没有必要对每个算法都上机测试,只需知道哪个算法花费的时间多,哪个算法花费的时间少就可以了。并且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.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


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”。

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”。

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。

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。

“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。

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。

O(1)

Temp=i;i=j;j=temp;

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)。

O(n^2)

2.1.
交换i和j的内容
     sum=0;                 (一次)
     for(i=1;i<=n;i++)       (n次 )
        for(j=1;j<=n;j++)
(n^2次 )
         sum++;       (n^2次 )
解:T(n)=2n^2+n+1 =O(n^2)

2.2.   
    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)=2n^2-n-1
          f(n)=2n^2-n-1+(n-1)=2n^2-2
          该程序的时间复杂度T(n)=O(n^2).

O(n)      
                                                      
2.3.
    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-1,        
          语句4的频度:n-1,    
          语句5的频度:n-1,                                  
          T(n)=2+n+3(n-1)=4n-1=O(n).
                                                                                                 
O(log2n
)

2.4.
     i=1;       ①
    while (i<=n)
       i=i*2; ②
解: 语句1的频度是1,  
          设语句2的频度是f(n),   则:2^f(n)<=n;f(n)<=log2n    
          取最大值f(n)=
log2n,
          T(n)=O(log2n )

O(n^3)

2.5.
    for(i=0;i<n;i++)
    {  
       for(j=0;j<i;j++)  
       {
          for(k=0;k<j;k++)
             x=x+2;  
       }
    }
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).

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。
下面是一些常用的记法:

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。
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

时间: 2024-10-13 01:47:21

时间复杂度的相关文章

在O(n)时间复杂度内找到出现超过一半的数

#include<iostream> using namespace std; bool solver(const int a[],const int n, int & num) { if(NULL == a || 0>= n) return false; ////注意,是小写~ int count = 0; int com = a[0]; for(int i = 1;i<n;i++) { if(0 == count) { com = a[i]; count++; } el

数据结构——时间复杂度

分析算法的时间复杂度: 算法的时间复杂度就是反应了程序执行时间随着输入规模增长而增长的量级,这个标准可以很好的反映出算法的优劣性质. 算法的频度: 一个算法执行所耗费的时间完全可以以程序执行的次数进行估算,程序执行的次数越多,时间复杂度也就越复杂,也就是说算法花费的时间与算法中语句执行的次数成正比例,因此,一个算法中语句执行的次数可以叫做时间频度.记为T(n). 时间复杂度: 由于n表示规模,当n不断变化的时候,T(n)也会随之不断变化,当我们需要知道他的变化趋势的时候,就要引入时间复杂度.一般

如何计算时间复杂度

本文是转载的,原作者不详. 一.概念 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) 比如:一般总运算次数表达式类似于这样: a*2^n+b*n^3+c*n^2+d*n*lg(n)+e*n+f a ! =0时,时间复杂度就是O(2^n); a=0,b<>0 =>O(n^3); a,b=0,c<>0 =>O(n^2)依此类推 eg: (1) for(i=1;i<=n;i++) //循环了n*n次,当然是O(n^2) for(j=1;j<=

leetcode链表--13、median-of-two-sorted-arrays(两个排序数组的中位数,时间复杂度)

题目描述 There are two sorted arrays A and B of size m and n respectively. Find the median of the two sorted arrays. The overall run time complexity should be O(log (m+n)). 题目解析:本题关键之处在于时间复杂度要求为O(log(m+n)),本题如果采用合并并排序两数组的方式,时间复杂度为O((m+n)*log(n+m))但是在牛客网上

统计数组[1-n]中各个元素出现的次数,时间复杂度O(n),空间复杂度O(1),可改变数组结构

* 统计数组中每个元素出现的次数 * 数组长度为N,每个元素范围为[1,N]. * 统计各个元素出现的次数,要求时间复杂度为O(N),空间复杂度为O(1).可以修改数组中元素的值. * * 思路:遍历到每一个元素,将该(元素值 - 1)作为下标值,将该下标的元素赋值(若为正,赋值-1:若为负值,-1) * 最后,每个下标中存储的元素即为统计次数,而下标+1即为元素值. 代码: public static void main(String[] args) { // TODO Auto-genera

算法 笔记1 时间复杂度计算

评价一个算法的优劣应该从三个方面判断 1.时间复杂度 : 执行算法所耗费的时间,即时间复杂度 2.空间复杂度 : 执行算法所耗费的存储空间,主要是辅助空间 3.可读性和可操作性 : 算法应当易于理解,易于编程,易于调试等 时间复杂度 一般情况下,将算法所要求求解问题的输入量称为问题的规模,并用一个正整数n来表示 T(n)就是该算法的时间耗费,他是该算法所求问题规模n的函数 算法中基本操作重复执行的次数时问题规模n的某个函数f(n) 算法的时间量度记为: T(n) = O(F(n)) 时间复杂度的

异或的应用场景:以O(N)时间复杂度查找文章中出现了奇数次的字符串

有个500g大小的文件,程序的运行内存1g,这个文件里边每行一个单词. 正常情况下,每个单词出现的次数为偶数次: 但是,由于程序出现bug,有一个单词出现了奇数次,怎么找到这个单词? import com.google.common.base.Splitter; import org.apache.commons.lang.RandomStringUtils; import java.util.List; /** * Created by kongzheng on 16/3/31. */ pub

算法的时间复杂度和空间复杂度

<算法的时间复杂度和空间复杂度合称为算法的复杂度> --->算法的时间复杂度 (1)时间频度 一个算法执行所耗费的时间,从理论上是不能算出来的,必须上机运行测试才能知道.但我们不可能也没有必要对每个算法都上机测试,只需知道哪个算法花费的时间多,哪个算法花费的时间少就可以了.并且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)时间复杂度 在刚才提到的时间频度中,n称为问题的规模

算法时间复杂度和空间复杂度详解

算法的时间复杂度和空间复杂度合称为算法的复杂度. 1.时间复杂度 (1)时间频度 一个算法执行所耗费的时间,从理论上是不能算出来的,必须上机运行测试才能知道.但我们不可能也没有必要对每个算法都上机测试,只需知道哪个算法花费的时间多,哪个算法花费的时间少就可以了.并且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)时间复杂度 在刚才提到的时间频度中,n称为问题的规模,当n不断变化时,时