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  • 时间复杂度与空间复杂度

    1.算法效率:

    对于一个程序而言,我们通常关注两个点,第一点是运行的快慢,即单位时间能做多少事,第二点是消耗多少内存空间。我们编写程序就关注决定这两点的算法效率。

    算法效率分析分为两种:时间效率和空间效率。时间效率被称为时间复杂度,而空间效率 被称作空间复杂度。 时间复杂度主要衡量的是一个算法的运行速度,而空间复杂度主要衡量一个算法所需要 的额外空间。

    2.时间复杂度:

    时间复杂度知识结构:

    时间复杂度的定义:算法的时间复杂度是一个函数,定量描述算法的运行时间。一算法执行所耗费的时间,只有把程序运行起来才能知道。但是我们每个算法都上机测试很麻烦,而且有些时候想要在设计阶段控制时间复杂度,需要预测时间复杂度。所以才有了时间复杂度这个 分析方式。一个算法所花费的时间与其中语句的执行次数成正比例,算法中的基本操作的执行次数,为算法 的时间复杂度。

    实际中我们计算时间复杂度时,我们其实并不一定要计算精确的执行次数,而只需要大概执行次数,使用大O的渐进表示法。
    大O符号(Big O notation):是用于描述函数渐进行为的数学符号。
    推导大O阶方法:
    1、用常数1取代运行时间中的所有加法常数。

    2、在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,则去除与这个项目相乘的常数。得到的结果就是大O阶。

    大O的渐进表示法去掉了那些对结果影响不大的项,简洁明了的表示出了执行次数。
    另外有些算法的时间复杂度存在最好、平均和最坏情况:
    最坏情况:任意输入规模的最大运行次数(上界)
    平均情况:任意输入规模的期望运行次数 最好情况:任意输入规模的最小运行次数(下界)
    例如:在一个长度为N数组中搜索一个数据x

    最好情况:1次找到

    最坏情况:N次找到

    平均情况:N/2次找到

    在实际中一般情况关注的是算法的最坏运行情况,所以数组中搜索数据时间复杂度为O(N)。

    //双层for循环时间复杂度   
    void func(int n)
    {
        printf("test
    "); //执行一次
        for (int i = 0; i < n; ++i)
        {
            printf("test
    "); //执行n次
            for (int j = 0; j < n; ++j)
            {
                printf("test
    "); //执行n^2次
            }
        }
    
    }   //   复杂度 : F(N)=1+N+N^2
       //    化为O表示法 :根据表达式,取最高次数项  N^2  
       //                  结果为 ,O(N^2) 

    如果表达式中都是常数,那么时间复杂度为O(1)。

    3.空间复杂:

     空间复杂度是对算法在运行过程中临时占用存储空间大小的量度 。空间复杂度不是程序占用了多少 bytes的空间,空间复杂度算的是变量的个数。空间复杂度计算规则基本跟时间复杂度类似,也使用大O渐进表示法。

    //冒泡排序空间复杂度:O(1)
    void bublleSort(int arr[], int n)
    {
        for (int j = 0; j < n; ++j)
        {
            int flag = 0;
            for (int i = 0; i < n -j-1; ++i)
            {
                if (arr[i] > arr[i + 1])
                {
                    int tmp = arr[i];   //如果发生交换使用这里的空间,为常数个
                    arr[i] = arr[i + 1]; // 常数复杂度都化为  O(1)
                    arr[i + 1] = tmp;
                    flag = 1;
                }
            }
            if (0 == flag)
                break;
        }
    }
    //递归函数,每次递归使用的空间时常量,递归深度为N,空间复杂度就是 O(N)
    int Fib(int n){     
        if (n <= 2)
            return 1;
        return (Fib(n - 1) + Fib(n - 2));
    }

    本文是关于时间复杂度和空间复杂度的粗略介绍,结合场景用O表示法推算即可得出复杂度。

    住进火焰就成为萤火虫。
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