算法分析--幂测试

    最近看《算法分析与设计》,里面提到了一个用实验来估计算法的时间复杂度的方法:幂测试。具体来说就是假设算法的时间函数是 f(n),然后将数对(n,f(n))映射成(log(n),log(f(n)))。这样如果原来f(n)=a * n^c, 也就是时间函数是个幂函数,则可得到 log(f(n)) = log(a * n^c) = log(a) + c * log(n),是一个线性函数。
    基于上面的理论,我们可以通过试验数据来绘制曲线:x=log(n),y=(log(f(n)))。如果曲线收敛到一个常数,则f(n)是个亚线性函数;如果是条直线,则f(n)是个幂函数;如果曲线急剧增长,则f(n)是超多项式的,例如指数函数等。

    下面是一个简单的html5代码,用来绘制一个函数的幂测试曲线。现实中可以将试验数据拼装成json数据,然后由下面的代码绘制。

     

 1 <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">

 2 <html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">

 3 <head>

 4 <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8" />

 5 <title>幂测试</title>

 6 <script src="http://code.jquery.com/jquery-1.10.1.min.js"></script>

 7 </head>

 8 

 9 <body>

10     <canvas id='g' width="470px" height="350px" style="border:2px; background:black;">

11     </canvas>

12     <textarea id="log" style="width:470px;height:350px;"></textarea>

13 </body>

14 <script type="text/javascript">

15 var consts = {

16     width : 450,

17     height : 330,

18     scaleX : 20.0,

19     scaleY : 10.0,

20     maxN : 10000,

21     step : 10,

22     pad : 5

23 };

24 

25 function log(n) {

26     return Math.log(n) / Math.log(2);

27 };

28 

29 //函数

30 function f(n) {

31     //return 12 * n; //线性

32     //return 6 * n * log(n);

33     //return n * n * n; //3次函数

34     return Math.pow(2, n);//指数函数

35 };

36 

37 var g = $('#g')[0].getContext('2d');

38 g.strokeStyle = '#BBFFFF';

39 g.lineWidth = 2;

40 

41 var pad = consts.pad;

42 var pad2 = consts.pad * 2;

43 //绘制纵坐标

44 g.moveTo(pad2,pad2 + consts.height);

45 g.lineTo(pad2,consts.pad);

46 g.lineTo(pad2-2,pad+5);

47 g.moveTo(pad2,pad);

48 g.lineTo(pad2+2,pad+5);

49 

50 //绘制横坐标

51 g.moveTo(pad,pad + consts.height);

52 g.lineTo(pad2 + consts.width, pad + consts.height);

53 g.lineTo(pad2 + consts.width-5, pad + consts.height-2);

54 g.moveTo(pad2 + consts.width, pad + consts.height);

55 g.lineTo(pad2 + consts.width-5, pad + consts.height+2);

56 

57 //绘制函数的log图 x->log(n), y->log(f(n))

58 for(var i = 2; i < consts.maxN; i += consts.step) {

59     var x = log(i);

60     var y = log(f(i));

61     var px = pad2 + x * consts.scaleX;

62     var py = pad + consts.height - y * consts.scaleY;

63     if(i == 2)

64         g.moveTo(px,py);

65     else

66         g.lineTo(px,py);

67         

68     //$('#log').append(i + ':' + Math.round(x*100)/100.0 + ',' + Math.round(y*100)/100.0 + '\n');

69 }

70 

71 g.stroke();

72 </script>

73 </html>

 

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