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算法

时间:2023-11-28 16:04:01浏览次数:23  
标签:函数 复杂度 算法 时间 常数 2n

定义: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。算法至少有一个或多个输出。
  2. 有穷性:指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:算法的每一步都必须是可行的,也就说,每一步都能够通过有限次数完成。

算法设计的要求:

  1. 正确性:算法的正确性是指算法至少具有输入、输出和加工处理无歧义性,能正确反映问题的需求,能够得到问题的正确答案。
  2. 可读性:算法设计的另一目的是为了便于阅读、理解和交流。
  3. 健壮性:当输入数据不合法时,算法也能做出相关处理,而不是产生异常或莫名其妙的结果。
  4. 时间效率和存储量低:设计算法应该尽量满足时间效率高和存储量低的需求。

算法效率的度量方法:

  1. 事后统计方法:这种方法主要是通过设计好的测试程序和数据,利用计算机计时器对不同算法编制的运行时间进行比较,从而确定算法效率的高低。(很大缺陷,一般不考虑)
  2. 事前分析估算方法:在计算机程序编制前,依据统计方法对算法进行估算。一个程序的运行时间,依赖于算法的好坏和问题的输入规模。所谓问题输入规模是指输入量的多少。最终,在分析程序的运行时间时,最重要的是把程序看成是独立于程序设计语言的算法或一系列步骤。

函数的渐近增长:

​ 给定两个函数f(n)和g(n),如果存在一个整数N,是的对于所有的n>N,f(n)总是比g(n)大,那么,我们说f(n)的增长渐近快于g(n)。

​ (我们可以忽略这些加法常数。)

​ (与最高次项相乘的常数并不重要。)

​ (最高次项的指数大的,函数随着n的增长,结果也会增长更快。)

​ (判断一个算法的效率时,函数的常数和其他次要项常数可以忽略,而更应该关注主项(最高阶项)的阶数。)

​ (某个算法,随着n的增大,它会越来越优于另一算法,或者越来越差于另一种算法。)

算法时间复杂度

​ 定义:在进行算法分析时,语句总的执行次数T(n)是关于问题规模n的函数,进而分析T(n)随n的变化情况并确定T(n)的数量级。算法的时间复杂度,也就是算法的时间量度,记作T(n)=O(f(n))。它表示随问题规模n的增大,算法执行时间的增长率和f(n)的增长率相同,称作算法的渐进时间复杂度,简称为时间复杂度。其中f(n)是问题规模n的某个函数。

推导大O阶方法

  1. 用常数1取代运行时间中的所有加法常数。
  2. 在修改后的运行次数函数中,只保留最高阶项。
  3. 如果最高阶项存在且其系数不是1,则去除与这个项相乘的系数。

得到的结果就是大O阶。

常见的时间复杂度

时间复杂度

执行次数函数非正式术语
12 O(1) 常数阶
2n+3 O(n) 线性阶
3n2+2n+1 O(n2) 平方阶
5log2n+20 O(logn) 对数阶
2n+3nlog2n+19 O(nlogn) nlogn阶
6n3+2n2+3n+4 O(n3) 立方阶
2n O(2n) 指数阶

常用的时间复杂度所耗费的时间从小到大依次是:

O(1)<O(logn)<O(n)<O(nlogn)<O(n2)<O(n3)<O(2n)<O(n!)<O(nn)

(平均运行时间是所有情况中最有意义的,因为它是期望的运行时间。)

(一般在没有特殊说明的情况下,都是指最坏时间复杂度。)

算法空间复杂度

(没学,老师也没怎么讲,欢迎补充)

标签:函数,复杂度,算法,时间,常数,2n
From: https://www.cnblogs.com/R-bear/p/17862154.html

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