(301)算法時間復雜度計算

概述

一個算法是由控制結構(順序,分支,循環)和原操作(指固有數據類型的操作)構成。為了便于比較同一問題的不同算法,通常的做法是,從算法中選取一種對所研究的問題來說是基本操作的原操作,以該基本原操作重復執行的次數作為算法的時間度量。多數情況下,基本原操作是它最深層循環中的原操作,對算法的時間度量最常用的是考慮在最壞的情況下時間復雜度。

時間復雜度的定義

算法中基本操作重復執行的次數是問題規模n的某個函數,用T(n)表示,若有某個輔助函數f(n),使得當n趨近于無窮大時,T(n)/f(n)的極限值為不等于零的常數,則稱f(n)是T(n)的同數量級函數。記作T(n)=O(f(n)),稱O(f(n))為算法的漸進時間復雜度(O是數量級的符號 ),簡稱時間復雜度。

根據定義,可以歸納出基本的計算步驟

1. 計算出基本操作的執行次數T(n)

基本操作即算法中的每條語句(以;號作為分割),語句的執行次數也叫做語句的頻度。在做算法分析時,一般默認為考慮最壞的情況。

2. 計算出T(n)的數量級

??求T(n)的數量級,只要將T(n)進行如下一些操作:忽略常量、低次冪和最高次冪的系數。令f(n)=T(n)的數量級。

3. 用大O來表示時間復雜度

當n趨近于無窮大時,如果lim(T(n)/f(n))的值為不等于0的常數,則稱f(n)是T(n)的同數量級函數。記作T(n)=O(f(n))。

以上步驟可以簡化

  1. 找到執行次數最多的語句
  2. 計算語句執行次數的數量級
  3. 用大O來表示結果

舉例

例一(O(n))

public void printsum(int count){
    int sum = 1;
    for(int i= 0; i<n; i++){
       sum += i;
    }   
    System.out.print(sum);
}

記住,只有可運行的語句才會增加時間復雜度,因此,上面方法里的內容除了循環之外,其余的可運行語句的復雜度都是O(1)。
所以printsum的時間復雜度 = for的O(n)+O(1) = 忽略常量 = O(n)

這里其實可以運用公式 num = n(n+1)/2,對算法進行優化,改為*

public void printsum(int count){
    int sum = 0;
    sum = count*(count+1)/2;
    System.out.print(sum);
}

*這樣算法的時間復雜度將由原來的O(n)降為O(1),大大地提高了算法的性能。 *

例二(O(log2n))

int i= 1;
while(i<n){
    i = i*2;
}

設(i=i*2)的頻度是t, 則:2t(2的t次方)<=n; 兩邊去對數t<=log2n,考慮最壞情況,取最大值t=log2n。T(n) = O(log2n)。
例三(O(n2))

int num=0;
for(int i=0;i<n;i++){
    for(int j=0;j<n;j++){
        num++;
    }
}

時間復雜度為O(n2)。

常用算法的時間復雜度

常用排序時間復雜度

參考

http://univasity.iteye.com/blog/1164707
http://www.cnblogs.com/songQQ/archive/2009/10/20/1587122.html

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