时间与空间复杂度(详解)(下)

简介: 时间与空间复杂度(详解)(下)

时间与空间复杂度(详解)(上):https://developer.aliyun.com/article/1624366

实例6

int BinarySearch(int* a, int n, int x)
{
assert(a);
int begin = 0;
int end = n-1;
// [begin, end]:begin和end是左闭右闭区间,因此有=号
while (begin <= end)
{
int mid = begin + ((end-begin)>>1);//防溢出
//int mid=(bigin+end)/2;
if (a[mid] < x)
begin = mid+1;
else if (a[mid] > x)
end = mid-1;
else
return mid;
}
return -1;
}

基本操作执行最好 1 次,最坏 O(logN) 次,时间复杂度为 O(logN)

N/2/2/2/2/.../2=1

假设查找x次->2^x=N->x=log2N

ps logN 在算法分析中表示是底 数为2 ,对数为 N 。有些地方会写成 lgN

实例 7

long long Fac(size_t N)
{
if(0 == N)
return 1;
return Fac(N-1)*N;
}

Fac(N)->Fac(N-1)->Fac(N-2)->...->Fac(0)

计算分析发现基本操作递归了N+1次,时间复杂度为O(N)

递归时间复杂度:所有递归调用次数累加

实例 8

long long Fib(size_t N)
{
 if(N < 3)
 return 1;
 
 return Fib(N-1) + Fib(N-2);
}

通过计算分析发现基本操作递归了2^N次,时间复杂度为O(2^N)

累计调用:2^0+2^1+...2^(N-2) =2^(N-1)-1          

改进:

long long Fib(size_t n){
long long f1=1;
long long f2=1;
long long f3=0;
for(size_t i=3;i<=N;i++){
f3=f1+f2;
f1=f2;
f2=f3;
}
}

时间复杂度:O(N)

若数字太大,也不行,毕竟long long 存储数据有限,可以考虑字符串。

3.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

空间复杂度不是程序占用了多少 bytes 的空间,因为这个也没太大意义,所以空间复杂度算的是变量的个数。

空间复杂度计算规则基本跟实践复杂度类似,也使用 O 渐进表示法

注意: 函数运行时所需要的栈空间 ( 存储参数、局部变量、一些寄存器信息等 ) 在编译期间已经确定好了,因 此空间复杂度主要通过函数在运行时候显式申请的额外空间来确定。

实例 1

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;
}
}

使用了常数个额外空间,所以空间复杂度为 O(1)

实例2

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;
}

动态开辟了N个空间,空间复杂度为 O(N)

实例3

long long Fac(size_t N)
{
 if(N == 0)
 return 1;
 
 return Fac(N-1)*N;
}

递归调用了 N 次,开辟了 N 个栈帧,每个栈帧使用了常数个空间。空间复杂度为 O(N)

4. 常见复杂度对比

一般算法常见的复杂度如下:

本节内容到此结束,欢迎各位友友评论,留下三连加关注吧!!!

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