关于算法的时间复杂度和空间复杂度的总结

一、算法的概念
  算法(Algorithm)是将一组输入转化为一组输出的一系列计算步骤,其中每个步骤必须能在有限时间内完成。算法是用来解决一类计算问题的,注意是一类问题,而不是一个特定的问题。
二、算法的复杂度
  算法的复杂度分为时间复杂度和空间复杂度。
三、算法的时间复杂度
  解决同一个问题可以有很多种算法,比较评价算法的好坏,一个重要的标准就是算法的时间复杂度。    
   时间复杂度的定义:表示总的执行次数T(n)是关于问题规模n的函数,也就是T(n)随着n的变化,用一个函数表示为
                                        T(n) = O(f(n))
  一般随着n的增长,T(n)也会增长。则T(n)增长最慢就是时间性能最优的算法。
  时间复杂度常见的表示法【大O表示法,如O(1)、O(n)......就是用的大O表示法】如下:
 
  大O阶【如O(n)的阶为n,是线性阶】的推导方法:                                                                
   1.用常数1取代运行中的所有加法常数; 
     2.在修改后的运行次数函数中,只保留最高阶项;    
     3.如果最高阶存在,且不是1,则除去常数项,所得的结果就是大O阶。      
  最常见的时间算法复杂度关系为(n >= 16时):    
  O(1) < O(log2^n) < O(n) < O(nlog2^n) < O(n^2) < O(n^3) < O(2^n)       
  举个例子来说明算法的时间复杂度:
i = 1;
while(i < n)
    i = i * 2;
 
 

  分析:当程序运行到i>=n时,程序退出循环,如果循环了f(n)次,则有2^f(n) = n,即f(n) = log2^n,执行次数为log2^n + 1,消除常数项,保留最高阶,得到T(n)=O(logn),为对数阶。

四、算法的空间复杂度
  空间复杂度(Space Complexity)是对一个算法在运行过程中临时占用存储空间大小的量度,记做S(n)=O(f(n))。
五、算法的时间复杂度和空间复杂度的关系
  对于一个算法,其时间复杂度和空间复杂度往往是相互影响的。当追求一个较好的时间复杂度时,可能会使空间复杂度的性能变差,即可能导致占用较多的存储空间;反之,求一个较好的空间复杂度时,可能会使时间复杂度的性能变差,即可能导致占用较长的运行时间。另外,算法的所有性能之间都存在着或多或少的相互影响。因此,当设计一个算法(特别是大型算法)时,要综合考虑算法的各项性能,算法的使用频率,算法处理的数据量的大小,算法描述语言的特性,算法运行的机器系统环境等各方面因素,才能够设计出比较好的算法。


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