C语言的时间复杂度与空间复杂度

昨天简单提到时间复杂度和空间复杂度,今天我们要详细的谈一谈时间复杂度和空间复杂度的计算方法。(所有的图都来自B站小甲鱼老师的课程)。

首先要强调的是,研究算法的复杂度,侧重研究算法随着输入规模扩大增长量的一个抽象,而不是精确地知道需要执行多少次,只是为了比较我们使用哪一个算法更优。

先来谈谈算法的好坏吧!
例如:第一种算法循环执行了2n+2次;第二种算法循环执行了2次,那么这两种算法我们就可以把它当作其实就是n和1的差距,只需要知道哪种算法更好就行,不需要死算究竟差了多少次!!
再例如下面这段程序是两层循环,外层循环每执行1次,内层循环都需要执行100次,所以这段程序总共需要执行100*100次。[时间复杂度就是O(100^2)](继续往下看你就明白了)
如果n更大,如果精确的算它需要执行多少次,那是非常累的!
C语言的时间复杂度与空间复杂度_第1张图片
我们在分析一个算法的运行时间时,重要的是把基本操作的数量和输入模式关联起来。
C语言的时间复杂度与空间复杂度_第2张图片
从上图中可以看出,随着n的继续增加,算法A1比算法B1逐渐优秀。
C语言的时间复杂度与空间复杂度_第3张图片
从上面这个图中我们可以看出,算法A1和A2(B1和B2)曲线基本重合,所以说明常数我们可以基本忽略不计。
C语言的时间复杂度与空间复杂度_第4张图片
从上图发现,算法的好与坏与n前面相乘的系数关系不大,也就是说,算法中最高次项前面的常数并不重要。
C语言的时间复杂度与空间复杂度_第5张图片
从上图中可以看出,随着n的增长,算法的好坏与最高次项的指数关系更大。

总结:判断一个算法的效率时,函数的常数和其他次要项常常可以忽略,更应该关注最高项的阶数(最高次幂)

时间复杂度
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))。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,称作算法的时间复杂度。其中f(n)是问题规模n的函数。
一般情况下,随着输入规模n的增大,T(n)的增长最慢的算法为最优算法。
如何分析一个算法的时间复杂度?
——用常数1取代运行时间中的所有加法常数。
——在修改后的运行次数函数中,只保留最高阶项。
——如果最高阶项存在且不是1,则去除与这个项相乘的常数。

简单的说,算时间复杂度就看算法中需要执行多少次。比如:
——常数阶:执行1次、8次、10次,凡是执行次数能用常数表示出来的,都记为O(1);
——线性阶:执行n次,则记为O(n)
——平方阶:(一般为两层循环),假设外层循环n次,内层也循环n次,则时间复杂度为O(n^2)因为外层每循环一次,内层都要循环n次。
那么立方阶呢?当然是O(n^3)了

C语言的时间复杂度与空间复杂度_第6张图片
C语言的时间复杂度与空间复杂度_第7张图片
上面的尽量要熟知!
算法的空间复杂度:
算法的空间复杂度计算公式为:
S(n)=O(f(n)),n为问题的规模,f(n)为语句关于n所占存储空间的函数。
通常用“时间复杂度”☞运行时间的需求,用“空间复杂度”☞空间需求。
如果考试让求“复杂度”,通常☞时间复杂度。

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