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算法复杂度

时间复杂度:评估执行程序所需的时间。可以估算出程序对处理器的使用程度。 空间复杂度:评估执行程序所需的存储空间。可以估算出程序对计算机内存的使用程度。

大O表示法

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)。n称为问题的规模,当n不断变化时,时间频度T(n)也会不断变化。 若有某个辅助函数f(n),使得当n趋近于无穷大时,T(n)/f(n)的极限值为不等于零的常数,则称f(n)是T(n)的同数量级函数,记作T(n)=O(f(n)),它称为算法的渐进时间复杂度,简称时间复杂度。

算法复杂度可以从最理想情况、平均情况和最坏情况三个角度来评估,由于平均情况大多和最坏情况持平,而且评估最坏情况也可以避免后顾之忧,因此一般情况下,我们设计算法时都要直接估算最坏情况的复杂度。大O表示法O(f(n)中的f(n)的值可以为1、n、logn、n²等,因此我们可以将O(1)、O(n)、O(logn)、O(n²)分别可以称为常数阶、线性阶、对数阶和平方阶

推导大O阶

  • 1.用常数1来取代运行时间中所有加法常数。
  • 2.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不是1,则去除与这个项相乘的常数。

常见的大O计算

运行的次数的函数为f(n)=3,根据推导大O阶的规则1,我们需要将常数3改为1,则这个算法的时间复杂度为O(1)。

如果let y = x*x*x 执行10次,还是O(1),因为和x这个问题规模没有联系

function(x){
let y = x*x*x // 执行一次
let sum = y+x // 执行两次
console.log(sum) // 三次
}

线性阶

现在修改一下 代码循环执行了x次,每一次都执行了3步,那么f(n) = 3n, 根据第三条法则:如果最高阶项存在且不是1,则去除与这个项相乘的常数。 那么时间复杂度为O(n)。

function(x){
for(int i=0;i<x;i++){
let y = x*x*x // 执行一次
let sum = y+x // 执行两次
console.log(sum) // 三次
}
}

对数阶O(logn)

由2^x=n得出x=log₂n,因此得出这个算法的时间复杂度为O(logn)。

int number=1;
while(number<n){
number=number*2;
//时间复杂度为O(1)的算法
...
}

平方阶O(n²)

  for(int i=0;i<n;i++){   
for(int j=0;j<n;i++){
//复杂度为O(1)的算法
...
}
}

nlogn阶(在排序中常见)

比如归并排序算法:归并排序可算是排序算法中的佼佼者。假设数组长度为 n,那么拆分数组共需 logn 步, 又每步都是一个普通的合并子数组的过程,与数组的规模n是有关的,不一定就是n(如最后一步好像是n/2),但根据高阶项存在且不是1,则去除与这个项相乘的常数,时间复杂度为 O(n),故其综合时间复杂度为 O(nlogn)