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。
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
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)