logN復雜度估算與一些示例

logN復雜度估算

logN復雜度的算法可以認為具有以下特性:

用常數時間將問題的大小削減為某一部分(通常是1/2)

例如分治法求最大子串問題,將一個$O(N^{2})$的問題削減為每個的1/2,每個問題復雜度為$O(N)$(有循環),所以該算法的復雜度估計為$O(NlogN)$

logN復雜度算法舉例

對分查找

問題

已知一串整數按順序排布,尋找某個指定數的下標

求解

考慮已經按順序排列,那么使用二分查找的方法即可。對于For循環內部算法的復雜度是O(1),且每次循環都將問題縮小一半,所以認為這是一個O(logN)的算法

func binary_search(data []int, target int) int {
    left, right, mid := 0, len(data), 0
    for left != right {
        mid = int((left + right) / 2)
        // fmt.Println(mid)
        if data[mid] == target {
            return mid
        } else if data[mid] > target {
            right = mid
        } else {
            left = mid
        }
    }
    return -1
}

歐幾里德算法

歐幾里得算法是用于取最大公因數的算法(中國古代類似的算法好像是碾轉相除法?)。這個算法中,每次循環也是將問題變得更小

func gcd(a, b int) int {
    rem := 0
    for b > 0 {
        rem = a % b
        a = b
        b = rem
    }
    return a
}

遞歸求冪

類似于二分查找,遞歸求冪的原理是$x^{2n} = x^{n} * x^{n}$相比于普通階乘,減少了乘法的次數。同時,也是每次循環問題(N)減為原來的一半,也是一個O(logN)復雜度問題

func pow(x, n int) int {
    if n == 0 {
        return 1
    } else if n == 1 {
        return x
    } else if n%2 == 0 {
        return pow(x*x, n/2)
    } else {
        return pow(x*x, n/2) * x
    }
}
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