【非常全面和详细】时间复杂度计算-例题集合

【非常全面和详细】时间复杂度计算-例题集合

牢记:Tn是当前变量的执行次数 我们要做的就是讲Tn从各种嵌套中拎出来,用n表示。 每层循环的变量ijk表示都不一样,但是实际上都是指n在执行过程中的变化

一、常数阶二、线性阶三、对数阶四、平方阶五、多个复杂度组合:顺序结构六、多个复杂度组合:选择结构七、多个复杂结构:嵌套结构八、递归

)

一、常数阶

// 常数阶

int result = 100; //运行程序只执行一次

result ++ ; //执行一次

System.out.println ("Hello!"+result); //执行一次

上面算法的运行的次数的函数为f(n)=3,根据推导大O阶的规则1,每次运行程序每条语句执行一次,所以这个算法的时间复杂度仍旧是O(1),我们可以称之为常数阶。

例:

void fun4(int N) {

int count = 0;

for (int k = 0; k < 100; k++) {

++count;

}

printf("%d\n", count);

}

fun3的基本操作的执行了100次,通过推导大O阶方法知道,时间复杂度为O(1)。

二、线性阶

//线性阶

for(int i=0;i

System.out.println(result[i]); //执行一次

}

线性阶主要要分析循环结构的运行情况。 上面算法循环体中的代码执行了n次,因此时间复杂度为O(n),实际上,在for循环里面的所有时间复杂度为O(1)的语句总的时间复杂度都是O(n)。

三、对数阶

// 对数阶

int result=1;

while(result

result=result*2; //时间复杂度为O(1)

}

可以看出上面的代码, result=result*2; 随着result每次乘以2后,都会越来越接近n,当result大于等于n时就会退出循环(限制条件)。

如果循环的次数为T,所以2^T=n于是T=log₂n,因此得出这个算法的时间复杂度为O(logn)。

例题:

二分查找

//二分查找法

int BinarySearch(int* a, int n, int x) {

assert(a);

int begin = 0;

int end = n - 1;

while (begin < end) {

int mid = ((end - begin) >> 1) + begin; //计算end与begin的中间值,右移1位相当于除以2

if (a[mid] < x) {begin = mid - 1;}

else if(a[mid]>x){end = mid;}

else {return mid;}

}

return -1;

}

对于BinarySearch函数来说,它存在

最好情况:执行1次

最坏情况:约执行logN次,这里的logN是以2为底,以N为对数。

这里我们考虑最坏情况,时间复杂度为:O(logN)。分析如下:

第一次查找:在长度为N的数组中查找值,取中间值进行比较

第二次查找:在长度为N/2的数组中查找值,取中间值进行比较

第三次查找:在长度为N/(2^2)的数组中查找值,取中间值进行比较

第logN次查找:在长度为N/(2^logN)的数组中查找值,即在长度为1的数组中查找,无论是否找到均跳出循环,结束查找。

四、平方阶

4.1

// 平方阶

for(int i=0;i

for(int j=0;j

System.out.println(result[i][j]); //执行一次

}

}

这是一个循环嵌套的语句,很明显内层循环的时间复杂度在讲到线性阶时就已经得知是O(n),又经过了外层循环n次,那么这段算法的时间复杂度则为O(n²)。

4.2

void fun(int n){

int i,j,x=0;

for(i=1;i

for(j=n;j>=i+1;j--){

x++;

}

}

}

4.3

void fun(int n){

int i=0;

while(i*i*i<=n){

i++;

}

}

4.44.5 4.6冒泡排序

void Swap(int* a, int* b) {

int c = *a;

*a = *b;

*b = c;

}

//冒泡排序 --从小到大

void BubbleSort(int* a, int n) {

assert(a);//异常处理

for (int end = n; end > 0; --end) {

int exchange = 0;

for (int i = 1; i < end; ++i) {

if (a[i - 1] > a[i]) {

//两个数据进行比较,前面一个数据大于后一个数据

Swap(&a[i - 1], &a[i]);

exchange = 1;

}

}

//如果遍历整个数组,发现没有数据进行交换,即每个元素均小于等于后一个元素

//则无须在进行排序,直接结束循环即可

if (exchange == 0)

break;

}

}

对于BubbleSort函数来说,它存在

最好情况:数组为顺序,执行N次

最坏情况:数组为逆序,执行N*(N+1)/2次

五、多个复杂度组合:顺序结构

// 多个复杂度组合

for(int i=0;i

for(int j=0;j

System.out.println(result[i][j]); //执行一次

}

}

for(int i=0;i

System.out.println(result[i]); //执行一次

}

对于顺序执行的语句或者算法,总的时间复杂度等于其中最大的时间复杂度。所以对于以上的代码,时间复杂度为O(n²)。

六、多个复杂度组合:选择结构

// 多个复杂度组合

if(flag){

for(int i=0;i

for(int j=0;j

System.out.println(result[i][j]); //执行一次

}

}

}else{

for(int i=0;i

System.out.println(result[i]); //执行一次

}

}

对于条件判断语句,总的时间复杂度等于其中时间复杂度最大的路径的时间复杂度。所以对于以上的代码,时间复杂度为O(n²)。

七、多个复杂结构:嵌套结构

void fun(int n){

int i,k;

for(i=1;i<=n;i++){

for(j=1;j<=n;j++){

k=1;

while(k<=n){

k = 5*k;

}

}

}

}

八、递归

//求阶乘

long long Factorial(int N) {

return N < 2 ? N : N * Factorial(N - 1) ;

}

//斐波那契函数

long long Fibonacci(int N) {

return N < 2 ? N : Fibonacci(N - 1) + Fibonacci(N - 2);

}

Fibonacci函数的时间复杂度为O(2^N),分析过程如下:

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