时间空间复杂度分析

一、时间复杂度为:

T(n) = 3n^2+3n+3

随着数据规模 n 的不断增大,以上 T(n) 中的系数、低阶、常量对执行时间的增长趋势影响非常小。所以,可以写成:

T(n)=O(n^2)

这样,是近似得表达了程序的执行时间/执行性能。

二、对数阶时间复杂度
int i = 1;
for (;i <= n; i += i) {
    System.out.print(i);
}

对上述代码进行分析:

第一次: i = 1 , 即 i = 2^0
第二次: i = 2 , 即 i = 2^1
第三次: i = 4 , 即 i = 2^2
......
x次: i = 2^{x-1}

因为 i <= n ,所以2^{x-1} <= n ,得到:x = 1 + \log_2n 。 最后得到:T(n)=O(\log_2n)

下面我们再来看一段代码:

int i = 1;
for (;i <= n; i *= 3) {
    System.out.print(i);
}

用相同的方法进行分析:

第一次: i = 1 , 即 i = 3^0
第二次: i = 3 , 即i = 3^1
第三次: i = 9 , 即 i = 3^2
第四次: i = 27, 即 i = 3^3
第五次: i = 81 , 即 i = 3^4
......
x次: i = 3^{x-1}

因为 i <= n,所以 3^{x-1} <= n ,得到:x = 1 + \log_3n。 最后得到:T(n)=O(\log_3n)

又因为:log_3n = (\log_32) * (\log_2n)
O(\log_3n) = O(C\log_2n), 其中常量 C= \log_32
所以:O(\log_3n) = O(\log_2n)

以任何整数为底的对数阶的时间复杂度都是相等的:O(\log_3n) = O(\log_2n)= O(\log_4n) = ......=O(\log_mn)

三、常用时间复杂度排序

O(1)<O(logn)<O(n)<O(nlogn)<O(n^2) <O(2^n)<O(n!)

常数阶<对数阶<线性阶<线性对数阶<平方阶(立方阶,k次方阶)<指数阶<阶乘阶

n=4 n=10 n=100 n=10000 n=1000000
O(1) 1 1 1 1 1
O(logn) 0.60 1 2 4 6
O(n) 4 10 100 10000 1000000

O(logn)近似为O(1), 比O(n)要好很多。

  • 注意:O(m+n)、 O(m*n):m和n是表示两个数据规模。我们无法事先评估m和n谁的量级大,所以我们在表示复杂度的时候,就不能简单地利用加法法则,省略掉其中一个。
四、空间复杂度分析
  public boolean contains(int[] arr, int target) {
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            if (arr[i] == target) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

空间复杂度为 O(1)

  public int[] arrayCopy(int[] arr) {
        int[] newArray = new int[arr.length];
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            newArray[i] = arr[i];
        }
        return newArray;
    }

空间复杂度为 O(n)

常见的就这两种情况。

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