时间复杂度

两大词语

  1. 算法效率

  2. 时间复杂度

理解时间复杂度是什么之前,我们需要特别注意这两个词语。接下来就是一步一步的引入了。

1. 如何衡量一个算法的好坏

这串循环输出代码的算法好还是不好,为什么?我们该如何衡量算法的好坏?

arduino 复制代码
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 0;
        while(a <= 5) {
            a++;
            System.out.println(a);
        }
    }
}
  • 这里我们就要引入算法效率这个词语了

算法效率

算法效率分析分为两种:第一种是时间效率,第二种是空间效率。

  • 时间效率: 主要衡量的是 算法运行的速度
  • 空间效率: 主要衡量的是 算法所需要的额外空间

时间复杂度

可以简单的理解为:算法的运行时间

概念:

  1. 算法的时间复杂度是一个数学函数,它定量描述了该算法的运行时间。

  2. 一个算法所花费的时间与其中语句的执行次数成正比例,算法中的基本操作的执行次数,为算法的时间复杂度。

大O的渐进表示法

计算一下fun1基本操作执行了多少次?

ini 复制代码
void func1(int N){
    int count = 0;
    for (int i = 0; i < N ; i++) {
    for (int j = 0; j < N ; j++) {
    count++;
    }
}
    for (int k = 0; k < 2 * N ; k++) {
    count++;
    }
    int M = 10;
    while ((M--) > 0) {
    count++;
}

    System.out.println(count);
}

Func1 执行的基本操作次数 :

为什么有时间复杂度?

3.算法的运行时间是算不出来的,只有运行起来才能知道,但是每个算法我们都运行显得麻烦。所以才有这个时间复杂度这个东西。

为什么我们不需要精确的计算?

1.太麻烦了

2.当N足够大的时候,我们就不会在意它后面是否加1了;不影响

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,

所以这里我们使用大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

1、用常数1取代运行时间中的所有加法常数。 (意思是去掉10)

2、在修改后的运行次数函数中,只保留最高阶项。 (意思是去掉2N)

3、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。得到的结果就是大O阶。 (意思是如果是3N^2,就去掉3)

所以使用大O的渐进表示法以后,Func1的时间复杂度为:

为什么默认所说的时间复杂度是最坏情况?

若算法的最坏情况--它的下限都比其他算法好的话, 那么它就被判定为一个特别好的算法了。所以我们只需要知道下限--最坏情况就好了。

有些算法的时间复杂度存在最好、平均和最坏情况:

最坏情况:任意输入规模的最大运行次数(上界)

平均情况:任意输入规模的期望运行次数

最好情况:任意输入规模的最小运行次数(下界)

下列为常见的时间复杂度计算

  • 例一
  • 例二(嵌套for循环)
  • 例三
  • 例四(冒泡排序)
  • 例五(二分查找)
  • 例六(递归)
  • 例七(斐波那契递归)
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