俗话说，程序 = 数据结构(解决存储数据和数据之间关系) + 算法(解决如何访问和处理数据问题)，当数据之间的关系确定后，算法的选择将是影响程序执行效率的关键，通常运用“时间复杂度”和“空间复杂度”来衡量一个算法的运行效率。
所谓算法，即解决问题的方法。同一个问题，使用不同的算法，虽然得到的结果相同，但耗费的时间和占用资源肯定有所差异。例如，两个人，选择从A点到B点，因为两个人对于路线的不熟悉，他们选择了不同的路线。在速度相同的情况下，他们行走的距离和所花费的时间不同，当然距离最短，时间最少的就是最优路线。耗费的时间就是“时间复杂度”，占用资源(距离长度)就是“空间复杂度”。
一、“好”算法的标准
解决一个问题的方法可能有很多，但能称得上算法的，首先它必须能彻底解决这个问题（称为准确性），且根据其编写出的程序在任何情况下都不能崩溃（称为健壮性）。在满足准确性和健壮性的基础上，还有一个重要的要素，即通过算法所编写出的程序的运行效率。程序的运行效率具体可以从 2 个方面衡量，分别为：
1）程序的运行时间，即时间复杂度。
2）程序运行所需内存空间的大小，即空间复杂度。
根据算法编写出的程序，运行时间更短，运行期间占用的内存更少，该算法的运行效率就更高，算法也就更好。
注意，程序和算法是完全不同的概念。算法是解决某个问题的想法、思路；而程序是在根据算法编写出来的真正可以运行的代码。
二、时间复杂度
判断一个算法所编程序运行时间的多少，并不是将程序编写出来，通过在计算机上运行所消耗的时间来度量。原因很简单，一方面，解决一个问题的算法可能有很多种，一一实现的工作量无疑是巨大的，得不偿失；另一方面，不同计算机的软、硬件环境不同，即便使用同一台计算机，不同时间段其系统环境也不相同，程序的运行时间很可能会受影响，严重时甚至会导致误判。
实际场景中，使用一个估值来表示算法所编程序的运行时间。所谓估值，即估计的、并不准确的值。注意，虽然估值无法准确的表示算法所编程序的运行时间，但它的由来并非凭空揣测，需要经过缜密的计算后才能得出。
也就是说，表示一个算法所编程序运行时间的多少，用的并不是准确值（事实上也无法得出），而是根据合理方法得到的预估值。预估值的计算是先分别计算程序中每条语句的执行次数，然后用总的执行次数间接表示程序的运行时间。
1、怎么计算执行次数
例1：
int n = 100;
for (int i = 0; i < n; i++) // 从 0 到 n，执行 n+1 次
{
a++; // 从 0 到 n-1，执行 n 次
}可以看到，这段程序中仅有 2 行代码，其中：
- for 循环从 i 的值为 0 一直逐增至 n（注意，循环退出的时候 i 值为 n），因此 for 循环语句执行了 n+1 次；
- 而循环内部仅有一条语句，a++ 从 i 的值为 0 就开始执行，i 的值每增 1 该语句就执行一次，一直到 i 的值为 n-1，因此，a++ 语句一共执行了 n 次。
因此，整段代码中所有语句共执行了 (n+1)+n 次，即 2n+1 次。
数据结构中，每条语句的执行次数，又被称为该语句的频度。整段代码的总执行次数，即整段代码的频度。
例2:
for(int i = 0 ; i < n ; i++) // n+1
{
for(int j = 0 ; j < m ; j++) // n*(m+1)
{
num++; // n*m
}
}此段程序的频度为：(n+1)+n*(m+1)+n*m，简化后得 2*n*m+2*n+1。
2. 优化计算执行次数
值得一提的是，不同程序的运行时间，更多场景中比较的是在最坏条件下程序的运行时间。以上面这段程序为例，最坏条件即指的是当 n、m 都为无限大时此段程序的运行时间。当 n、m 都无限大时，我们完全就可以认为 n==m。在此基础上，例子2的运行时间2*n*m+2*n+1 又可以简化为,这就是此段程序在最坏情况下的运行时间，也就是此段程序的频度。
3. 执行次数的进一步优化
以 2n+1 为例，当 n 无限大时，是否在 2n 的基础上再做 +1 操作，并无关紧要，因为 2n 和 2n+1 当 n 无限大时，它们的值是无限接近的。甚至于我们还可以认为，当 n 无限大时，是否给 n 乘 2，也是无关紧要的，因为 n 是无限大，2*n 也是无限大。
再以无限大的思想来简化。当 n 无限大时：
1) 首先，常数 1 是可以忽略不计的；
2) 其次，对于指数级的 来说，是否在其基础上加 2*n，并无关紧要；
3) 甚至于，对于是否给乘 2，也可以忽略。
因此，最终频度可以简化为
。
4. 执行次数优化总结：
总结一下，在数据结构中，频度表达式可以这样简化：
1) 去掉频度表达式中，所有的加法常数式子。例如简化为
；
2) 如果表达式有多项含有无限大变量的式子，只保留一个拥有指数最高的变量的式子。例如 简化为
；
3) 如果最高项存在系数，且不为 1，直接去掉系数。例如 系数为 2，直接简化为
；
事实上，对于一个算法（或者一段程序）来说，其最简频度往往就是最深层次的循环结构中某一条语句的执行次数。例如 2n+1 最简为 n，实际上就是例1中a++ 语句的执行次数；同样简化为
，实际上就是例子2中最内层循环中 num++ 语句的执行次数。
5. 时间复杂度公式描述
得到最简频度的基础上，为了避免人们随意使用 a、b、c 等字符来表示运行时间，需要建立统一的规范。数据结构推出了大 O 记法（注意，是大写的字母 O，不是数字 0）来表示算法（程序）的运行时间。发展至今，此方法已为大多数人所采纳。
大 O 记法的表示方法格式如下：
O(频度)，
这里的频度为最简之后所得的频度。例如，用大 O 记法表示上面 2 段程序的运行时间，例子1程序的时间复杂度为 O(n)，例子2程序的时间复杂度为 O(n2)。
以下列举了常用的几种时间复杂度，以及它们之间的大小关系：
O(1)常数阶 < O(logn)对数阶 < O(n)线性阶 < O()平方阶 < O(
)(立方阶) < O(
) (指数阶)
注意，这里仅介绍了以最坏情况下的频度作为时间复杂度，而在某些实际场景中，还可以用最好情况下的频度和最坏情况下的频度的平均值来作为算法的平均时间复杂度。
三、空间复杂度
和时间复杂度类似，一个算法的空间复杂度，也常用大 O 记法表示。
程序占用的存储空间可以从以下3个方面考虑:
1. 程序代码本身所占用的存储空间；
2. 程序中如果需要输入输出数据，也会占用一定的存储空间；
3. 程序在运行过程中，可能还需要临时申请更多的存储空间。
首先，程序自身所占用的存储空间取决于其包含的代码量，如果要压缩这部分存储空间，就要求我们在实现功能的同时，尽可能编写足够短的代码。
程序运行过程中输入输出的数据，往往由要解决的问题而定，即便所用算法不同，程序输入输出所占用的存储空间也是相近的。
实际上，对算法的空间复杂度影响最大的，往往是程序运行过程中所申请的临时存储空间。不同的算法所编写出的程序，其运行时申请的临时存储空间通常会有较大不同。
例子：
int n;
n = scanner.nextInt();
int[] array1 = new int[10];通过分析不难看出，这段程序在运行时所申请的临时空间，并不随 n 的值而变化。而如果将第 3 行代码改为：
int[] array1 = new int[n];此时，程序运行所申请的临时空间和 n 值有直接的关联。
所以，如果程序所占用的存储空间和输入值无关，则该程序的空间复杂度就为 O(1)；反之，如果有关，则需要进一步判断它们之间的关系：
如果随着输入值 n 的增大，程序申请的临时空间成线性增长，则程序的空间复杂度用 O(n) 表示;
如果随着输入值 n 的增大，程序申请的临时空间成 n2 关系增长，则程序的空间复杂度用 O(n2) 表示；
如果随着输入值 n 的增大，程序申请的临时空间成 n3 关系增长，则程序的空间复杂度用 O(n3) 表示；
等等。
在实际场景中，好的算法往往更注重的是时间复杂度的比较，而空间复杂度只要在一个合理的范围内就可以。所以，一般说复杂度是指时间复杂度。
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