时间复杂度与空间复杂度

时间复杂度 Time Complexity : 代码执行的次数

O(1)-----常量 函数体执行3次printf


O(n) 一个for循环 3*n+2次,只取最高次幂,并且把系数去掉,所以是O(n)


O(nlog2 n) --------log以2为底 n的对数,外层循环次数*内层    
for(int i = 1;i<=n;i*=2)
{
  for(int j = 1;j<=n;j++)
  p--;
}

O(n^2)---------- 把上面的内层循环里面的n改成i++

例题
for(i = 1;i<=n;i++)
  for(j = 1;j<=i;j++)
    for(k = 1;k<=j;k++)
      p--;
1+(1+2)+(1+2+3)+(1+2+3+...)+...+..(1+2+3+...+n)即为1+3+6+10+...+i*(i+1)/2

把1/2提出去,变成i^2+i,从1累加到n

1^2+2^2+3^2+...+n^2 = n(n+1)(2n+1)/6

所以时间复杂度为O(n^3)

 

递归的时间复杂度

递归式通式 T(n) = aT(n/b)+f(n)
n : 数据规模

a : 递归的叉数

b : 递归中传进n的个数,比如b=2代表每次递归传了n的长度的一半的参数,b还影响着递归的层数,因为当n/b=1时就不能继续递归了
1.递归树法 

  T(n) = 3T(n/4)+cn^2
  层数 K = log4 n + 1 以4为底

  上面的是cn^2*(1+3/16+(3/16)^2+...+(3/16)^k-2) = (16/13)cn^2

  最后一层是n^(log以4为底3的对数),两个相加上面的次幂高,所以是O(n^2)

 

  T(n) = 2T(n/2)+1

  层数 K = log2 n + 1 以2为底

  上面的是1+2+4+8+..+2^k-2 = n-1

  最后一层是n,加起来是2n-1,所以是O(n^2)
2.主方法
  直接算O(n的logb a 和f(n)进行比较,谁大取谁,一样大为 O(n的logb a * log2 n))

  第一个题n^log4 3和cn^2比较后者幂次高,取后者所以是O(n^2)

  第二个题n和1比前者幂次高,取前者所以是O(n)

 

空间复杂度 :  额外申请的空间 包括变量和动态申请的
如果我们额外申请的空间 不随着处理数据量的增大而增大 那么我们称这样的空间复杂度为常量空间复杂度记为O(1)

 

 

基数排序:最稳定的排序方法,其他排序方法可能受算法的影响

 

d------位数    r--------桶的个数

位数决定了要入桶出桶几次

入桶的循环次数是有多少个变量也就是n

出桶的循环次数是有多少个桶也就是r

所以时间复杂度是O(d*(n+r)),由于是拉链法所以是一个指针数组,空间大小为O(n+r)

 

稳定性:数值相等的两个元素 在排序前后其相对位置未发生改变

  名称 最好时间复杂度 平均时间复杂度 最坏时间复杂度 空间复杂度 稳定性
1 冒泡排序 O(n)正序的时候 O(n^2) O(n^2)逆序的时候 O(1) 稳定
2 选择排序 O(n^2) O(n^2) O(n^2) O(1) 不稳定
3 插入排序 O(n)正序的时候 O(n^2) O(n^2)逆序的时候 O(1) 稳定
4 快速排序              O(n*log2 n)每次都可以二分      O(n*log2 n)      O(n^2)有序/逆序最坏    O(log2 n)  不稳定
5 希尔排序  O(n)正序的时候  O(n的(1.2~1.5))  O(n^2)逆序的时候  O(1)  不稳定
6 归并排序   O(n*log2 n)   O(n*log2 n)   O(n*log2 n)  O(n) 稳定 
7 堆排序  O(n*(log2 n))  O(n*(log2 n))  O(n*(log2 n))  O(1)  不稳定
8 基数排序  O(d*(n+r))  O(d*(n+r))  O(d*(n+r))  O(n+r)  稳定

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 稳定性的问题 :

9 5 4 2 5,第一次选择排序后,相同元素的位置发生了交换,所以不稳定

2 5 5 3 4,选4做标准值,到3的时候,第一个5和三交换了位置,所以不稳定

 根据规律总结,隔着很多元素交换的排序都不稳定

 

堆排序的时间复杂度计算:

堆排序分为创建初始堆和调整的过程

1.创建初始堆

设最后一层为k,那么倒数第二层有2^(k-2)个节点,倒数第三层有2^(k-3)个节点

倒数第二层的节点需要比较一次,倒数第三层的节点需要比较两次

所以     S = 2^(k-2)*1+2^(k-3)*2+2^(k-4)*3 + ....+ 1*(k-1)  由于是等差*等比,用乘公比错位相减

 2S =  2^(k-1)*1+2^(k-2)*2+2^(k-3)*3 + ... + 2*(k-1)

 

所以S =  2^k+k-3

又因为是完全二叉树所以 k =  log2 n + 1

所以创建初始堆的时间复杂度为O(n)

2.排序

元素的长度为n要循环n次,然后循环中调整的次数为log2 n次

所以排序的时间复杂度为O(n*(log2 n))

整体的时间复杂度为他们两个相加,所以为O(n*(log2 n))

 

posted @ 2018-06-09 15:05  TheQi  阅读(569)  评论(0编辑  收藏  举报