《数据结构》时间和空间复杂度

简介: 《数据结构》时间和空间复杂度

学习数据结构我们要写很多算法,我们要评估这些算法的性能如何,就要从时间复杂度和空间复杂度两个方向进行衡量。


算法效率

算法效率分为两种:①时间效率(时间复杂度)②空间效率(空间复杂度)

目前我们更看重时间效率


时间复杂度

算法中的基本操作的执行次数,为算法的时间复杂度。

那么如何计算时间复杂度?我们看下面一个例子。

图片.png

上面的代码中有四个循环,我们现在计算他的执行次数。1和2两个循环是嵌套的,3和4是独立出来的循环。

准确的次数是:N*N + 2*N + 10

记为F(N) = N^2 + 2*N + 10


现在我们来看一下给N赋值时的操作次数:

  • N = 10F(N)= 130
  • N = 100F(N)= 10210
  • N = 1000F(N)= 1002010

由上面的数据我们得出:随着N的增大,这个表达式中N^2对结果的影响是最大的


🎈时间复杂度是一个估算,是去看表达式中影响最大的那一项。

所以此代码用大O的渐进表示法时间复杂度估算为:O(N^2)


大O的渐进表示法

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,那么这里我们使用大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:

  • 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。
  • 如果最高阶项存在且不是1,则去除与这个项目相乘的常数(即N的系数)。得到的结果就是大O阶。使用大O的渐进表示法以后,Func1 的时间复杂度为:O(N^2)
  • 循环中只要是确定的常数次都是O(1),因为循环固定。
  • 如果算法有三种情况:最坏,平均,最好。则取最坏作为此算法的时间复杂度
  • 二分查找的时间复杂度是log以2为底N的倍数,因为很多地方不好写底数。我们简写成logN
  • 阶乘递归运算是O(N),因为每次递归值运算一次,调用N次

空间复杂度

✔概念

是对一个算法在运行过程中临时占用存储空间大小的量度。

空间复杂度算的是变量的个数。

也使用大O的渐进表示法,类似时间复杂度的方式,去计算变量个数。

👇举例

图片.png

我们只是用了end,exchange,i 三个变量是常数,所以我们的空间复杂度和之前时间复杂度一样的计算,为:O(1)

🎈针对于算法的循环来讲:时间是累计的,空间是不累计的。

一般来说动态内存开辟的一般为O(N),其他开有限变量的是O(1)

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