算法基础概念

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算法:是一组明确步骤的有序集合,它产生结果并在有限的时间内终止。

工具:UML、伪代码和结构图。UML(统一建模语言)是算法的图形化表示;伪代码是算法类似英语的表示;结构图是显示算法和子算法间关系的高级设计工具。

常见算法:求和、乘积、求最小和最大值、排序和查找。

排序的基本算法:选择排序、冒泡排序和插入排序。

查找算法:顺序查找和折半查找(二分查找)。顺序查找是可以在任意列表中查找目标项的,折半查找是在排序的列表中查找。

方法:有两种方法编写求解问题的算法。一种是迭代;另一种是递归。

复杂度

时间复杂度:用来度量算法的运行时间,记作: T(n) = O(f(n))。它表示随着输入大小n 的增大,算法执行需要的时间的增长速度可以用 f(n) 来描述。 T(n)是时间频度。时间频度是指一个算法中的语句执行次数。

对于一个循环,假设循环体的时间复杂度为 O(n),循环次数为 m,则这个 循环的时间复杂度为 O(n×m)。

由执行次数 T(n) 得到时间复杂度并不困难,很多时候困难的是从算法通过分析和数学运算得到 T(n)。对此,提供下列四个便利的法则,这些法则都是可以简单推导出来的,总结出来以便提高效率。

function aFunc(int n) {
    for(int i = 0; i < n; i++) {         // 循环次数为 n
        console.log("Hello, World!\n");      // 循环体时间复杂度为 O(1)
    }
}

此时时间复杂度为 O(n × 1),即 O(n)。

 function aFunc(int n) {
    for(int i = 0; i < n; i++) {         // 循环次数为 n
        for(int j = 0; j < n; j++) {       // 循环次数为 n
           console.log("Hello, World!\n");      // 循环体时间复杂度为 O(1)
        }
    }
}

此时时间复杂度为 O(n × n × 1),即 O(n^2)。

function aFunc(int n) {
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = i; j < n; j++) {
            console.log("Hello World\n");
        }
    }
}

参考答案: 当 i = 0 时,内循环执行 n 次运算,当 i = 1 时,内循环执行 n - 1 次运算……当 i = n - 1 时,内循环执行 1 次运算。 所以,执行次数 T(n) = n + (n - 1) + (n - 2)……+ 1 = n(n + 1) / 2 = n^2 / 2 + n / 2。 根据上文说的 大O推导法 可以知道,此时时间复杂度为 O(n^2)。

function aFunc(int n) {
    for (int i = 2; i < n; i++) {
        i *= 2;
        console.log("%i\n", i);
    }
}

参考答案: 假设循环次数为 t,则循环条件满足 2^t < n。 可以得出,执行次数t = log(2)(n),即 T(n) = log(2)(n),可见时间复杂度为 O(log(2)(n)),即 O(log n)。

空间复杂度

定义:是对一个算法在运行过程中临时占用存储空间大小的一个量度,同样反映的是一个趋势,我们用 S(n) 来定义。记做S(n)=O(f(n)) 空间复杂度是考虑程序运行时占用内存的大小,而不是可执行文件的大小。

int j = 0;
for (int i = 0; i < n; i++) {
    j++;
}

第一段代码我们可以看出,随着n的变化,所需开辟的内存空间并不会随着n的变化而变化。即此算法空间复杂度为一个常量,所以表示为大 O(1)

let m = new Array[n]
for(i=1; i<=n; ++i)
{
   j = i;
   j++;
}

第一行new了一个数组出来,这个数据占用的大小为n(n个元素),这段代码的2-6行,虽然有循环,但没有再分配新的空间,因此,这段代码的空间复杂度主要看第一行即可,即 S(n) = O(n)

数组排序算法的复杂性

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