算法——简介

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算法,就是计算机处理信息的一个步骤。是独立存在的一种处理问题的方法和思想,并不局限于具体的实现过程。

一个完善的算法应该具有以下几种特征:

  • 输入输出:
    算法应具有0个或多个输入,至少一个输出。
  • 有穷性:
    算法应经过有限的步骤后自然结束,并且是在可接受的时间内。
  • 确定性:
    算法中的每一步都应具有确定的含义,不会出现歧义。
  • 可行性:
    算法的每一步都应该是可行的,即每一步都应该在可接受的时间内有限次的完成。

对算法效率的衡量:
在对算法的评价中,不一定是依靠运行时间来决定的。对于算法的时间效率,通常使用“大o记法”,
假设存在函数g,使得算法A处理规模为n的问题示例所用时间为T(n)=O(g(n)),则称O(g(n))为算法A的渐近时间复杂度,简称时间复杂度,记为T(n)

分析算法时,存在几种可能的考虑:
算法完成工作最少需要多少基本操作,即最优时间复杂度
算法完成工作最多需要多少基本操作,即最坏时间复杂度
算法完成工作平均需要多少基本操作,即平均时间复杂度

对于平均时间复杂度,是对算法的一个全面评价,因此它完整全面的反映了这个算法的性质。但另一方面,这种衡量并没有保证,不是每个计算都能在这个基本操作内完成。而且,对于平均情况的计算,也会因为应用算法的实例分布可能并不均匀而难以计算。
因此,我们主要关注算法的最坏情况,亦即最坏时间复杂度。

时间复杂度的几条基本计算规则
基本操作,即只有常数项,认为其时间复杂度为O(1)
顺序结构,时间复杂度按加法进行计算
循环结构,时间复杂度按乘法进行计算
分支结构,时间复杂度取最大值
判断一个算法的效率时,往往只需要关注操作数量的最高次项,其它次要项和常数项可以忽略
在没有特殊说明时,我们所分析的算法的时间复杂度都是指最坏时间复杂度
分析
?打印出满足 a2 + b2 = c2 且a+b+c=1000的三个数组合

# 三层遍历
for i in range(0,1001):
	for j in range(0,1001):
		for k in range(0,1001):
			if i**2 + j**2  = k**2 and i+j+k=1000:
				print i,j,k

上述代码需要三层遍历,每层需要1000次,即:
T(n) = O(nnn) = O(n3)

for a in range(0, 1001):
    for b in range(0, 1001-a):
        c = 1000 - a - b
        if a**2 + b**2 == c**2:
            print a, b, c

上述代码需要两层遍历,按最坏复杂度都需要1000次,即:
T(n) = O(nn(2)) = O(n2)

常见的时间复杂度消耗时间如下排列
O(1) < O(logn) < O(n) < O(nlogn) < O(n2) < O(n3) < O(2n) < O(n!) < O(nn)

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