17.第22章:算法时间复杂度

复杂度O允许忽略非主导部分(n-1中的-1),并强调重要部分(n-1中的n)

  • 1. 线性查找

最坏情况:比较n次,O(n)
最好情况:比较1次,O(1)
平均情况:(1+2+...+n)/n=(1+n)n/2/n=(1+n)/2,可以忽略1,就是O(n/2)

  • 2. 选择排序

对于一次迭代,n个数字,假设最小的数字就是第一个,用min保存。然后剩下n-1个数字和当前min比较,找到更小的就更新min值,得到最小的min值,如果不是第一个数字,就和第一个数字交换,就找出来第一小的值。然后再进行剩下的迭代。
第一次迭代,比较次数为n-1;
第二次迭代,比较次数n-2;
第n-1次迭代,比较次数1;
假设T(n)表示选择排序的复杂度,c表示每次迭代中其他操作的总数(如赋值和比较)
T(n)=(n-1)+C+(n-2)+C+.......+2+c+1+c
=n(n-1)/2+(n-1)c
=O(n的平方)

  • 3. 汉诺塔


  • 4.斐波那契数


效率不高,我们使用动态编程方法实现斐波那契数列。效率为O(n)


 private static long fib2(int index){
        long f0=0;
        long f1=1;
        long f2=1;
        if(index==0)return f0;
        if (index==1)return f1;
        if (index==2)return f2;
        for(int i=3;i<=index;i++){
            f0=f1;
            f1=f2;
            f2=f0+f1;
        }
        return f2;
    }
  • 5.最大公约数

1)算法一:穷举 O(n)



2)改进,从两个数中相对小的数向下找。但最坏情况时间复杂度还是O(n)



3)再改进,较小的数字n的除数,除了n之外,不可能大于除以2的n/2的值。这个for循环最多循环n/2次,速度快了一半的时间,但时间复杂度还是O(n).

4)欧几里得算法,递归思想,O(logn)




图片.png
常用的递推关系
  • 6.寻找素数

1)算法一:时间复杂度O(n*sqrt(n))




2)算法二:埃拉托色尼筛选算法





  • 7.回溯法解决八皇后问题

八皇后问题:在一个棋盘的每一行放置一个皇后棋子,不存在在同一列或者在对角线的两个棋子。



1)从第一行开始为每一行寻找合适的位置
2)如果找到了位置,则继续为下一行搜索位置。
3)如果没有找到位置,回溯到前一行,在前一行之前位置之后搜索一个新的位置。
4)如果算法回溯到第一行且不能在该行找到一个新的位置,则不能找到方案。

public class text1_回溯法解决八皇后问题 {
    private static final int SIZE=8;
    //用queens数组来存每一行放置的位置
    int []queens={-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1};

    //回溯算法
    private  boolean search() {
        int row=0;
        while (row>=0&&row<SIZE){
            //找到第i行放置的位置
            int k=findPosition(row);
            //说明没有找到位置,要回溯到上一行
            if(k==-1){
                //在回溯上一行之前,要将当前行的值恢复初始值-1,重新找
                queens[row]=-1;
                row--;
            }
            else{
               queens[row]=k;
               row++;
            }

        }
        //如果放置一遍,回溯到第一行,并且第一行也没找到,i--就变成1了
        if(row==-1)
            return false;
        else
            return true;

    }

    private int findPosition(int row) {
        //每次放置的位置,从上次位置的下一个开始
        int start=queens[row]+1;
        for(int col=start;col<SIZE;col++) {
            //判断row行,col列的位置是否可行
            if (isvalid(row, col))
                return col;
        }
        return -1;
    }

    private boolean isvalid(int row, int col) {
        //判断前面的每一行的queen[row-i]和col是否相等,相等表示在同一列
        //判断前面的每一行的queen[row-i]和col-i是否相等,相等表示在左对角线
        //判断前面的每一行的queen[row-i]和col+i是否相等,相等表示在右对角线
       for(int i=1;i<=row;i++){
           if(queens[row-i]==col||queens[row-i]==col-i||queens[row-i]==col+i)
               return false;
       }
       return true;

    }


    @Test
    public void test(){
        if(search())
            for (int i:queens)
                System.out.print(i+" ");
        else
            System.out.print("没找到");
    }

}

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