算法复杂度分析中的渐近分析(基于输入大小)

简介: 有许多重要的事情需要注意,例如用户友好性、模块化、安全性、可维护性等。为什么要担心性能?答案很简单,只有当我们有性能时,我们才能拥有上述所有东西。因此,性能就像货币,我们可以通过它购买上述所有东西。学习性能的另一个原因是——速度很有趣!

为什么要进行性能分析?

有许多重要的事情需要注意,例如用户友好性、模块化、安全性、可维护性等。为什么要担心性能?答案很简单,只有当我们有性能时,我们才能拥有上述所有东西。因此,性能就像货币,我们可以通过它购买上述所有东西。学习性能的另一个原因是——速度很有趣!总而言之,性能==规模。想象一下,一个文本编辑器可以加载 1000 个页面,但每分钟可以拼写检查 1 页,或者一个图像编辑器需要 1 小时才能将图像向左旋转 90 度,或者......你明白了。如果一个软件功能无法应对用户需要执行的任务规模,那么它就等于死了。


给定一个任务的两种算法,我们如何找出哪一种更好?

一种天真的方法是 - 实现两种算法并在计算机上运行两个程序以获得不同的输入,看看哪个花费更少的时间。这种方法在算法分析中存在许多问题。


对于某些输入,第一种算法的性能可能优于第二种算法。对于某些输入,第二表现更好。

对于某些输入,第一种算法在一台计算机上的性能更好,而第二种算法在另一台计算机上对于其他一些输入的性能更好。

渐进分析是在分析算法时处理上述问题的大思想。在渐近分析中,我们根据输入大小评估算法的性能(我们不测量实际运行时间)。我们计算算法所花费的时间(或空间)如何随着输入大小的增加而增加。


例如,让我们考虑排序数组中的搜索问题(搜索给定项目)。


上述搜索问题的解决方案包括:


线性搜索(增长顺序为线性)

二叉搜索(增长顺序是对数)。

为了理解渐近分析如何解决上述分析算法中提到的问题,


让我们说:

我们在快速计算机 A 上运行线性搜索,并且

在慢速计算机 B 和

选择两台计算机的常量值,以便它准确地告诉我们给定计算机在几秒钟内执行搜索所需的时间。

假设 A 的常数是 0.2,B 的常数是 1000,这意味着 A 比 B 强大 5000 倍。

对于输入数组大小 n 的小值,快速计算机可能需要更少的时间。

但是,在输入数组大小达到一定值后,与线性搜索相比,二叉搜索肯定会开始花费更少的时间,即使二叉搜索是在一台慢速机器上运行的。63.png


原因是二叉搜索相对于输入大小的增长顺序是对数的,而线性搜索的增长顺序是线性的。

因此,在输入大小的某个值之后,始终可以忽略与机器相关的常量。

此示例的运行时间:


线性搜索运行时间(以秒为单位):0.2 * n

二进制搜索运行时间(以秒为单位):1000*log(n)

渐近分析总是有效吗?

渐近分析并不完美,但这是分析算法的最佳方法。例如,假设有两种排序算法在一台机器上分别占用 1000nLogn 和 2nLogn 时间。这两种算法在渐近上是相同的(增长顺序是nLogn)。因此,使用渐近分析,我们无法判断哪一个更好,因为我们忽略了渐近分析中的常数。


此外,在渐近分析中,我们总是讨论大于常量值的输入大小。这些大输入可能永远不会提供给您的软件,并且渐近较慢的算法始终在您的特定情况下表现得更好。因此,您最终可能会选择一种渐近较慢但对您的软件来说更快的算法。


如果您发现任何不正确的地方,或者如果您想分享有关上述主题的更多信息,请写评论


目录
相关文章
|
2月前
|
机器学习/深度学习 算法 搜索推荐
从理论到实践,Python算法复杂度分析一站式教程,助你轻松驾驭大数据挑战!
【10月更文挑战第4天】在大数据时代,算法效率至关重要。本文从理论入手,介绍时间复杂度和空间复杂度两个核心概念,并通过冒泡排序和快速排序的Python实现详细分析其复杂度。冒泡排序的时间复杂度为O(n^2),空间复杂度为O(1);快速排序平均时间复杂度为O(n log n),空间复杂度为O(log n)。文章还介绍了算法选择、分而治之及空间换时间等优化策略,帮助你在大数据挑战中游刃有余。
92 4
|
4天前
|
缓存 算法 搜索推荐
Java中的算法优化与复杂度分析
在Java开发中,理解和优化算法的时间复杂度和空间复杂度是提升程序性能的关键。通过合理选择数据结构、避免重复计算、应用分治法等策略,可以显著提高算法效率。在实际开发中,应该根据具体需求和场景,选择合适的优化方法,从而编写出高效、可靠的代码。
18 6
|
28天前
|
并行计算 算法 测试技术
C语言因高效灵活被广泛应用于软件开发。本文探讨了优化C语言程序性能的策略,涵盖算法优化、代码结构优化、内存管理优化、编译器优化、数据结构优化、并行计算优化及性能测试与分析七个方面
C语言因高效灵活被广泛应用于软件开发。本文探讨了优化C语言程序性能的策略,涵盖算法优化、代码结构优化、内存管理优化、编译器优化、数据结构优化、并行计算优化及性能测试与分析七个方面,旨在通过综合策略提升程序性能,满足实际需求。
61 1
|
2月前
|
并行计算 算法 IDE
【灵码助力Cuda算法分析】分析共享内存的矩阵乘法优化
本文介绍了如何利用通义灵码在Visual Studio 2022中对基于CUDA的共享内存矩阵乘法优化代码进行深入分析。文章从整体程序结构入手,逐步深入到线程调度、矩阵分块、循环展开等关键细节,最后通过带入具体值的方式进一步解析复杂循环逻辑,展示了通义灵码在辅助理解和优化CUDA编程中的强大功能。
|
2月前
|
算法
PID算法原理分析
【10月更文挑战第12天】PID控制方法从提出至今已有百余年历史,其由于结构简单、易于实现、鲁棒性好、可靠性高等特点,在机电、冶金、机械、化工等行业中应用广泛。
|
3月前
|
算法 搜索推荐 开发者
别再让复杂度拖你后腿!Python 算法设计与分析实战,教你如何精准评估与优化!
在 Python 编程中,算法的性能至关重要。本文将带您深入了解算法复杂度的概念,包括时间复杂度和空间复杂度。通过具体的例子,如冒泡排序算法 (`O(n^2)` 时间复杂度,`O(1)` 空间复杂度),我们将展示如何评估算法的性能。同时,我们还会介绍如何优化算法,例如使用 Python 的内置函数 `max` 来提高查找最大值的效率,或利用哈希表将查找时间从 `O(n)` 降至 `O(1)`。此外,还将介绍使用 `timeit` 模块等工具来评估算法性能的方法。通过不断实践,您将能更高效地优化 Python 程序。
70 4
|
3月前
|
算法 程序员 Python
程序员必看!Python复杂度分析全攻略,让你的算法设计既快又省内存!
在编程领域,Python以简洁的语法和强大的库支持成为众多程序员的首选语言。然而,性能优化仍是挑战。本文将带你深入了解Python算法的复杂度分析,从时间与空间复杂度入手,分享四大最佳实践:选择合适算法、优化实现、利用Python特性减少空间消耗及定期评估调整,助你写出高效且节省内存的代码,轻松应对各种编程挑战。
70 1
|
2月前
|
算法
PID算法原理分析及优化
【10月更文挑战第6天】PID控制方法从提出至今已有百余年历史,其由于结构简单、易于实现、鲁棒性好、可靠性高等特点,在机电、冶金、机械、化工等行业中应用广泛。
|
3月前
|
机器学习/深度学习 存储 人工智能
文本情感识别分析系统Python+SVM分类算法+机器学习人工智能+计算机毕业设计
使用Python作为开发语言,基于文本数据集(一个积极的xls文本格式和一个消极的xls文本格式文件),使用Word2vec对文本进行处理。通过支持向量机SVM算法训练情绪分类模型。实现对文本消极情感和文本积极情感的识别。并基于Django框架开发网页平台实现对用户的可视化操作和数据存储。
58 0
文本情感识别分析系统Python+SVM分类算法+机器学习人工智能+计算机毕业设计
|
2月前
|
算法 安全 Go
Python与Go语言中的哈希算法实现及对比分析
Python与Go语言中的哈希算法实现及对比分析
51 0

热门文章

最新文章