1.空间复杂度
空间复杂度也是一个数学表达式,
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。
他也是用大O渐进表示法。
1.1 例子
例1:
冒泡排序:
void BubbleSort(int* a, int n) { assert(a); for (size_t end = n; end > 0; --end) { int exchange = 0; for (size_t i = 1; i < end; ++i) { if (a[i - 1] > a[i]) { Swap(&a[i - 1], &a[i]); exchange = 1; } } if (exchange == 0) break; } } 这个是开辟了常数个的空间, (创建变量就是开辟空间) 它创建了几个变量,所以是开辟了常数个的空间, 所以他的空间复杂度是O(1)。 例2: 斐波那契数列: long long* Fibonacci(size_t n) { if (n == 0) return NULL; long long* fibArray = (long long*)malloc((n + 1) * sizeof(long long)); fibArray[0] = 0; fibArray[1] = 1; for (int i = 2; i <= n; ++i) { fibArray[i] = fibArray[i - 1] + fibArray[i - 2]; } return fibArray; }
这里用malloc开辟了n个以上的空间,
所以它的空间复杂度是O(N)。
例3:
阶乘递归:
long long Fac(size_t N) { if (N == 0) return 1; return Fac(N - 1) * N; }
这段代码,
因为函数递归,建立函数栈帧,
而函数栈帧里有常数个(空间)变量开辟,
而这段代码,建立了N+1个函数栈帧,
所以它的空间复杂度是O(N)。
1.2 空间的特殊性质
例4:
long long Fib(int N) { if (N < 3) return 1; return Fib(N - 1) + Fib(N - 2); }
这段代码的时间复杂度是O(2的N次方)。
但是,它的空间复杂度呢?
实际上,他的空间复杂度是O(N),而不是O(2的N次方)。
为什么呢?
因为函数递归的过程中会建立栈帧,而这段代码在进行递归的时候,
并不会一直递归到最后才返回,
当它递归到一定程度是,会有函数提前返回,
导致栈帧销毁,当新的栈帧建立的时候,
空间就会被重复使用,
例:
#include void f1() { int b = 0; printf("%p\n", &b); } void f2() { int a = 0; printf("%p\n", &a); } int main() { f1(); f2(); return 0; }
输出:
我们发现,当f1函数的栈帧销毁后,
f2函数栈帧建立,创建的变量地址与f1中创建的变量地址相同,
这就是空间重复利用的特性。
例:
#include void f1() { int b = 0; printf("%p\n", &b); } void f2() { int a = 0; printf("%p\n", &a); f1(); } int main() { f2(); return 0; }
输出:
当f1函数的栈帧没有销毁,
f2函数的变量自然用不了f1函数的空间,
所以他们的地址当然不同了。
写在最后:
以上就是本篇文章的内容了,感谢你的阅读。
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