【數據結構與算法】復雜度知識

什么是算法?

算法是用于解決特定問題的一系列的執行步驟。

以下算法是為了解決兩數相加的問題。

// 計算a和b的和
public static int plue(int a, int b){
    return a + b;
}

以下算法是為了解決 n個數字的和 的問題。

// 1+2+3+...+n
public static int sum(int n){
    int result = 0;
    for(int i = 1; i <= n; i++){
        result += I;
    }
    return result;
}

使用不同算法,解決同一個問題,效率可能相差非常大。
比如:求第 n 個斐波那契數(fibonacci number)

如何評判一個算法的好壞?

如果單從執行效率上進行評估,可能會想到這么一種方案:

比較不同算法對同一組輸入的執行處理時間
這種方案也叫做:事后統計法
上述方案有比較明顯的缺點:

執行時間嚴重依賴硬件以及運行時各種不確定的環境因素
必須編寫相應的測算代碼
測試數據的選擇比較難保證公正性
一般從以下維度來評估算法的優劣:

正確性、可讀性、健壯性(對不合理輸入的反應能力和處理能力)
時間復雜度(time complexity)
估算程序指令的執行次數(執行時間)
空間復雜度(space complexity)
估算所需占用的存儲空間
由于現在硬件發展的較好,一般情況下我們更側重于時間復雜度。

大O表示法(Big O)

一般用大O表示法來描述復雜度,它表示的是數據規模 n 對應的復雜度。

忽略常數、系數、低階:

9 >> O(1)
2n + 3 >> O(n)
n2 + 2n + 6 >> O(n2)
4n3 + 3n2 + 22n + 100 >> O(n3)
寫法上,n3 等價于 n^3
注意:大O表示法僅僅是一種粗略的分析模型,是一種估算,能幫助我們短時間內了解一個算法的執行效率。

對數階的細節

對數階一般省略底數

log29 ? log9n >> log2n
所以 O(log2n) 、O(log9n) 統稱為 O(logn)

常見的復雜度

20200326125216195.png
20200326125550303.png
20200326125519876.png

多個數據規模的情況

時間復雜度:O(n + k)

public static void test(int n, int k){
    for(int i = 0; i < n; i++){
        System.out.println("test");
    }
    for (int i = 0; i < k; i++){
        System.out.println("test");
    }
}

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