算法分析(1)-循环的时间复杂度

在这篇文章中,我们用简单的循环程序进行分析讨论时间复杂度。

1) O(1)

一个函数调用或是一组语句都认为是O(1)的复杂度  (如果没有调用不包含循环,递归或其他非常量复杂度的函数)。

1// set of non-recursive and non-loop statements

例如函数 swap()  是 O(1)的时间复杂度. 如果循环的次数是一个常量,则也认为是 O(1)

1//这里C为常数   
2   for (int i = 1; i <= n; i += c) { 
3       //一些 O(1) 的语句
4   }
5   for (int i = n; i > 0; i -= c) {
6       //一些 O(1) 的语句
7   }

2) O(n)

如果在一个大小为n循环中,循环变量按照一个常量C递增或递减,这个循环的复杂度就为O(n).

1// c是常量  
2  for (int i = 1; i <= n; i += c) { 
3       // some O(1) expressions
4  }
5 
6  for (int i = n; i > 0; i -= c) {
7       // some O(1) expressions
8  }

3) O(nc)

嵌套循环的时间复杂度等于行最内层语句执行的次数。例如,下面的示例循环具有为O(n 2)的时间复杂度

01for (int i = 1; i <=n; i += c) {
02      for (int j = 1; j <=n; j += c) {
03         // some O(1) expressions
04      }
05  }
06 
07  for (int i = n; i > 0; i += c) {
08      for (int j = i+1; j <=n; j += c) {
09         // some O(1) expressions
10  }

例如选择排序和插入排序具有为O(n 2)的时间复杂度。

4) O(Log n)

如果在一个大小为n循环中,循环变量按照一个常量C的进行倍数的递增或递减,这个循环的复杂度就为O(Log  n).

1for (int i = 1; i <=n; i *= c) {
2      // some O(1) expressions
3  }
4  for (int i = n; i > 0; i /= c) {
5      // some O(1) expressions
6  }

5) O(Log Log n)

如果在一个大小为n循环中,循环变量是指数级的递增或递减,这个循环的复杂度就为O(Log log n).

1// c为比1大的常量
2  for (int i = 2; i <=n; i = pow(i, c)) {
3      // some O(1) expressions
4  }
5  //这里的 fun 函数可以是sqrt 或 cuberoot 或任何其他恒定的根
6  for (int i = n; i > 0; i = fun(i)) {
7      // some O(1) expressions
8  }

如何计算连续循环的复杂性?

当有连续的循环,我们计算时间复杂度为时间各个循环的复杂总和。

1for (int i = 1; i <=m; i += c) { 
2     // some O(1) expressions
3}
4for (int i = 1; i <=n; i += c) {
5     // some O(1) expressions
6}
7上面的时间复杂度 O(m) + O(n) = O(m+n)
8如果 m == n 就是 O(2n),也可缩写为 O(n) 常量可以忽略不计

如果循环中有许多if …else 如何计算时间复杂度?

一般情况我们只考虑最快情况下的复杂度。例如考虑线性搜索函数,我们只考虑元素出现在最后或没有该元素。

如何计算时间的递归函数的复杂性?

递归函数一般可以写成一个数学递推关系。为了计算时间复杂度,我们必须知道如何解决递归公式,这个问题将在后面讨论。

参考:http://www.geeksforgeeks.org/analysis-of-algorithms-set-4-analysis-of-loops/

    原文作者:天涯海角路
    原文地址: https://www.cnblogs.com/aademeng/articles/7401244.html
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