【算法】入门详解

发布于:2025-03-25 ⋅ 阅读:(31) ⋅ 点赞:(0)

1. 算法效率

时间复杂度:一个算法所花费的时间与其中语句的执行次数成正比,所以算法中的基本操作的执行次数,为算法的时间复杂度。

空间复杂度:主要衡量一个算法运行所需要的额外空间

1.1 时间复杂度

找到某条基本语句与问题规模N之间的数学表达式,就是算出了该算法的时间复杂度。

举例1:计算fun1中++count语句总共执行了多少次

 void Func1(int N) 
 {
   
     int count = 0;
     for (int i = 0; i < N ; ++ i) 
     {
   
          for (int j = 0; j < N ; ++ j)
         {
   
              ++count;
         }
     }
     for (int k = 0; k < 2 * N ; ++ k)
     {
   
          ++count; 
     }
     int M = 10;
     while (M--) 
     {
   
         ++count; 
     }
     printf("%d\n", count);
 }

答:N^2+2N+10

1.1.1 大O渐进表示法 (估算)

大O符号 (Big O notation):用于描述函数渐近行为的数学符号

推导大O阶的方法:

  1. 用常数1取代运行时间中的所有加法常数
  2. 在修改后的运行次数函数中,只保留最高项
  3. 如果最高阶项存在且系数不是1,则去除与这个项相乘的系数,得到的结果就是大O阶

1.1中举例1使用大O的渐近表示法后,时间复杂度为O(N^2)

另外有些算法的时间复杂度存在最好,平均和最坏情况:

比如冒泡排序中,最好的情况是1,平均情况是N/2,最坏情况是N。

1.1.2 时间复杂度计算举例

1.1.2.1 O(N)
 void Func2(int N) 
 {
   
      int count = 0;
      for (int k = 0; k < 2 * N ; ++ k)
      {
   
         ++count;
      }
      int M = 10;
      while (M--)
      {
   
         ++count;
      }
      printf("%d\n", count);
 }

结果:2N+10,表示为N(0)

1.1.2.2 O(M + N)
 void Func3(int N, int M)
 {
   
     int count = 0;
     for (int k = 0; k < M; ++ k)
     {
   
         ++count;
     }
     for (int k = 0; k < N ; ++ k)
     {
   
         ++count;
     }
     printf("%d\n", count);
 }

结果:M + N,表示为O(M + N)

1.1.2.3 O(1)
 void Func4(int N) 
 {
   
     int count = 0;
     for (int k = 0; k < 100; ++k)
     {
   
         ++count;
     }
      printf("%d\n", count);
  }

结果:100,表示为O(1)

1.1.2.4 O(N^2)
 void BubbleSort(int* a, int n)