时空复杂度:
在各种不同算法中,若算法中语句执行次数为一个常数,则时间复杂度为O(1)
,另外,在时间频度不相同时,时间复杂度有可能相同,如T(n)=n2+3n+4与T(n)=4n2+2n+1它们的频度不同,但时间复杂度相同,都为O(n2)。 按数量级递增排列,常见的时间复杂度有:常数阶O(1)
,对数阶O(log2n)
,线性阶O(n)
, 线性对数阶O(nlog2n)
,平方阶O(n2)
,立方阶O(n3
),…, k次方阶O(nk),指数阶O(2n)。随着问题规模n的不断增大,上述时间复杂度不断增大,算法的执行效率越低。
3)求解算法的时间复杂度的具体步骤是:
⑴ 找出算法中的基本语句;
算法中执行次数最多的那条语句就是基本语句,通常是最内层循环的循环体。
⑵ 计算基本语句的执行次数的数量级;
只需计算基本语句执行次数的数量级,这就意味着只要保证基本语句执行次数的函数中的最高次幂正确即可,可以忽略所有低次幂和最高次幂的系数。这样能够简化算法分析,并且使注意力集中在最重要的一点上:增长率。
⑶ 用大Ο记号表示算法的时间性能。
将基本语句执行次数的数量级放入大Ο记号中。
如果算法中包含嵌套的循环,则基本语句通常是最内层的循环体,如果算法中包含并列的循环,则将并列循环的时间复杂度相加。
for (i=1; i<=n; i++)
x++;
for (i=1; i<=n; i++)
for (j=1; j<=n; j++)
x++;
第一个for循环的时间复杂度为Ο(n),第二个for循环的时间复杂度为Ο(n2),则整个算法的时间复杂度为Ο(n+n2)=Ο(n2)。
(1).对于一些简单的输入输出语句或赋值语句,近似认为需要O(1)时间
(2).对于顺序结构,需要依次执行一系列语句所用的时间可采用大O下"求和法则"
(3).对于选择结构,如if语句,它的主要时间耗费是在执行then字句或else字句所用的时间,需注意的是检验条件也需要O(1)时间
(4).对于循环结构,循环语句的运行时间主要体现在多次迭代中执行循环体以及检验循环条件的时间耗费,一般可用大O下"乘法法则"
二分搜索算法算法中的时间复杂度
比如:总共有n个元素,每次查找的区间大小就是n,n/2,n/4,…,n/2^k(接下来操作元素的剩余个数),其中k就是循环的次数。
由于n/2k取整后>=1,即令n/2k=1,
可得k=log2n,(是以2为底,n的对数),所以时间复杂度可以表示O()=O(logn)
python中list对象的存储结构采用的是线性表,因此其查询复杂度为O(n) 也就是 if b in nums 时间复杂度是O(n)
哈希表
哈希表就是一种以键-值(key-indexed)储存数据的结构,我们只要输入带查找的值即key,既可查到其对应的值。
哈希的思路很简单,如果所有的键都是整数,那么就可以使用一个简单的无序数组来实现:将键作为索引,值即为其对应的值,这样就可以快速访问任意键的值。
使用哈希查找有两个步骤:
1.使用哈希函数将被查找的键转换为数组的索引。在理想的情况下,不同的键会被转化为不同的索引值,但在有的情况下我们需要处理多个键被哈希到同一个索引值的情况。所以哈希查找的第二个步骤就是处理冲突。
2.处理哈希碰撞冲突。有很多处理哈希碰撞冲突的方法,本文后面会介绍拉链法和线性探测法。