时间复杂度和空间复杂度

时间复杂度和空间复杂度

时间复杂度

用于评估执行程序所消耗的时间,可以估算出程序对处理器的使用程度。

常用「大O符号表示法」,即 T(n) = O(f(n)),表示时间复杂度。

常见的时间复杂度量级有「复杂度越来越大」:

  • 常数阶 O(1)
  • 对数阶 O(logN)
  • 线性阶 O(n)
  • 线性对数阶 O(nlogN)
  • 平方阶 O(n²)
  • 立方阶 O(n³)
  • K次方阶 O(nk)
  • 指数阶 O(2n)

常数阶

0(1) 复杂度算法也称之为常数阶算法。这里的 1 是用来代指常量,也就是说这个算法的效率是固定的,无论你的数据量如何变化,效率都一样,这种复杂度也是最优的一种算法。

public static void print(int n){
    int a = 1;
    System.out.println(a);
}

上面的示例中不论有多少行代码,时间复杂度都是属于常数阶。

换言之:只要代码不存在循环递归等循环类调用,不论代码有多少行,其复杂度都是常数阶。

对数阶

O(logn) 也称之为对数阶,对数阶也很常见,像二分查找二叉树之类的问题中会见到比较多的对数阶复杂度,但是对数阶也是比较难理解的一种算法复杂度。

public static void print(int n){
    int i=1;
    while (i <= n) {
        i = i * 2;
    }
}

这段代码最关键就是要分析出 while 循环中到底循环了多少次,我们观察这个循环,发现 i 并不是逐一递增,而是不断的翻倍:1->2->4->8->16->32->64 一直到等于 n 为止才会结束,所以我们得到了这样的一个公式:2^x=n

也就是我们只要计算出 x 的值,就得到了循环次数,而根据高中的数学知识我们可以得到 x=log2N,所以根据上面线性阶的分析方法,我们省略常量,就得到了示例中的算法复杂度为 O(logN)

线性阶

O(n) 复杂度算法也称之为线性阶。

public static void print(int n){
    int a = 0;
    for (int i=0;i<n;i++){
        System.out.println(i);
    }
}

这段代码,for循环里面的代码会执行 n 遍,因此它消耗的时间是随着 n 的变化而变化的,因此这类代码都可以用 O(n) 来表示它的时间复杂度。

线性对数阶

如果理解了上面的对数阶,那么这种线性对数阶就非常好理解了,只需要在对数阶的算法中再嵌一层循环就是线性对数阶:

for (int j=1;j<=n;j++){
    int i=1;
    while (i <= n) {
        i = i * 2;
    }
}

平方阶

平方阶 O(n²) 就更容易理解了,如果把 O(n) 的代码再嵌套循环一遍,它的时间复杂度就是 O(n²) 了。

for(x=1; i<=n; x++)
{
   for(i=1; i<=n; i++)
    {
       j = i;
       j++;
    }
}

时间复杂度总结

  • 只要是常量级别,不论多大,效率都是一样的(如:常量阶复杂度例子)。
  • 分析一段代码的时间复杂度,只需要分析执行次数最多的一段代码(如:所以例子中我们只分析了循环体中代码执行次数)。
  • 嵌套代码的复杂度等于嵌套内外代码复杂度的乘积(如:分析线性对数阶复杂度例子)。

空间复杂度

空间复杂度全称就是渐进空间复杂度,用来表示算法的存储空间与数据规模之间的增长关系。和时间复杂度一样,空间复杂度也是用大 O 进行表示。

空间复杂度比较常用的有:

  • O(1)
  • O(n)
  • O(n²)

空间复杂度 O(1)

如果算法执行所需要的临时空间不随着某个变量n的大小而变化,即此算法空间复杂度为一个常量,可表示为 O(1)

int i = 1;
int j = i * 5;

代码中的 i、j 所分配的空间都不随着处理数据量变化,因此它的空间复杂度 S(n) = O(1)

空间复杂度 O(n)

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

这段代码中,第一行 new 了一个数组出来,这个数据占用的大小为 n,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)

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 216,591评论 6 501
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,448评论 3 392
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 162,823评论 0 353
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,204评论 1 292
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,228评论 6 388
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,190评论 1 299
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,078评论 3 418
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,923评论 0 274
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,334评论 1 310
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,550评论 2 333
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,727评论 1 348
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,428评论 5 343
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,022评论 3 326
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,672评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,826评论 1 269
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,734评论 2 368
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,619评论 2 354

推荐阅读更多精彩内容