算法的时间复杂度和空间复杂度
发布日期:2021-05-07 20:56:36 浏览次数:15 分类:精选文章

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一、时间复杂度

时间复杂度是衡量算法运行效率的重要指标。它反映了算法在处理问题时所需的运算量随问题规模变化的趋势。通常,问题规模用整数n表示,算法的时间复杂度可用函数f(n)表示为T(n)=O(f(n)),其中O表示渐近时间复杂度符号。

定义与概念

渐近时间复杂度的定义:如果存在两个正常数c和n0,使得对于所有n≥n0,f(n)≤c·g(n),则f(n)=O(g(n))。这意味着随着问题规模n的增大,f(n)的增长率与g(n)一致。

时间复杂度的计算方法

  • 赋值语句:通常为O(1),但若赋值语句右侧涉及函数调用,需考虑函数执行时间。
  • 顺序语句:运行时间取决于耗时最长的语句。
  • 条件语句:if语句的时间复杂度为条件测试时间加上分支语句的时间;if-else-if语句的时间复杂度为条件测试时间加上最耗时的分支语句。
  • 循环语句:运行时间为n次循环体执行时间之和。
  • 常见渐进时间复杂度的对比:O(1) < O(log2n) < O(n) < O(nlogn) < O(n²) < O(n³) < O(2^n)


    二、空间复杂度

    空间复杂度衡量算法运行过程中所占用的存储空间。它包括输入数据占用的空间、算法本身占用的空间以及辅助变量占用的空间。

    定义与概念

    算法的空间复杂度S(n)表示执行过程中所需存储空间的大小。与时间复杂度类似,若S(n)=O(g(n)),则表示随着问题规模n的增大,存储空间的增长率与g(n)一致。

    空间复杂度的计算方法

  • 输入数据:仅与问题规模有关,与算法无关。
  • 算法本身:通常为常数。
  • 辅助变量:若需存储空间随输入规模增长为常数,则算法为原地工作;否则,空间复杂度为输入规模的某个函数。
  • 通过分析输入数据和辅助变量的存储需求,可以评估算法的空间效率。

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