定义:
算法是解决特定问题求解步骤的描述,在计算机中表现为指令的有限序列,并且每条指令表示一个或者多个动作。
基本特性:
共5个,输入、输出、有穷性、确定性和可行性;
输入输出:具有零个或多个输入,同时一定要有输出,输出形式可以是打印或者返回一个或多个值等。
有穷性:指算法在执行有限的步骤之后,自动结束而不是出现无限循环,并且每一个步骤在可接受的时间内完成;
确定性:算法的每一个步骤都具有确切的定义,不会出现二义性;算法在一定条件下,只有一条执行路径,相同的输入只能有唯一的输出结果;
可行性:算法的每一步必须是可行的,也就是说,每一步都能通过执行有限的次数完成;
算法设计要求:正确性、可读性、健壮性、高效率和低存储量特性;
算法度量方法:事后统计方法(不科学、不准确)、事前分析估算方法;
算法时间复杂度定义:在进行算法分析时,语句总的执行次数T(n)是关于时间规模n的函数,进而分析T(n)随n的变化情况并确定T(n)的数量级。算法的时间复杂度即是算法的时间量度,记作T(n)=O(f(n))。它表示随问题规模n的增大,算法执行时间的增长率和f(n)的增长率相同,称作算法的渐进时间复杂度,简称为时间复杂度。其中f(n)是问题规模n的某个函数。
推导大O阶的方法:
- 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;
- 如果最高阶存在且不是1,则去除与这个项相乘的常数;
常见的数量级大小:O(1)<O(logn)<O(n)<O(nlogn)<O(n2n2)<O(n3n3)<O(2n2n)<O(n!)
数量级 | 能承受的大致规模 | 常见算法 |
---|---|---|
O(1) | 任意 | 直接输出结果 |
O(logn) | 任意 | 二分查找、快速幂 |
O(n) | 以百万计(五六百万) | 贪心算法、扫描和遍历 |
O(nlogn) | 以十万计(三四十万) | 带有分治思想的算法,如二分法 |
O(n2n2) | 以千计数(两千) | 枚举、动态规划 |
O(n3n3) | 不到两百 | 动态规划 |
O(2n2n) | 24 | 搜索 |
O(n!) | 10 | 产生全排列 |
O(nnnn) | 8 | 暴力法破解密码 |
O(1)叫常数时间;O(n)、O(n2)、O(n3)、O(n4)……叫做多项式时间;O(2n)、O(3n)……叫做指数时间。