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算法与数据结构——空间复杂度

时间:2024-08-19 17:27:04浏览次数:9  
标签:int 复杂度 栈帧 算法 空间 数据结构 占用

空间复杂度

空间复杂度(space complexity)用于衡量算法占用内存空间随着数据量变大时的增长趋势。这个概念与时间复杂度非常类似,只需将“运行时间”替换为“占用内存空间”。 

算法相关空间

算法在运行过程中使用的内存空间主要包括以下几种。

  • 输入空间:用于存储算法的输入数据。
  • 暂存空间:用于存储算法在运行过程中的变量、对象、函数上下文等数据。
  • 输出空间:用于存储算法的输出数据。 

一般情况下,空间复杂度的统计范围是“暂存空间”加上“输出空间”。

暂存空间可以进一步划分为三个部分。

  •  暂存数据:用于保存算法运行过程中的各种常量、变量、对象等。
  •  栈帧空间:用于保存调用函数的上下文数据。系统在每次调用函数时都会在栈顶部创建一个栈帧,函数返回后,栈帧空间会被释放。
  • 指令空间:用于保存编译后的程序指令,在实际统计中通常忽略不计。

在分析一段程序的空间复杂度时,我们通常统计暂存数据栈帧空间输出数据三部分。

推算方法

空间复杂度的推算方法与时间复杂度大致相同,只需将统计对象从“操作数量”转为“使用空间大小”。
而与时间复杂度不同的是,我们通常只关注最差空间复杂度。这是因为内存空间是一项硬性要求,我们必须确保在所有输入数据下都有足够的内存空间预留。
观察以下代码,最差空间复杂度中的“最差”有两层含义。 

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