算法简单学习(六)—— 常用的几种相关函数

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V1.0 2017.08.16

前言

将数据结构和算法比作计算机的基石毫不为过,追求程序的高效是每一个软件工程师的梦想。下面就是我对算法方面的基础知识理论与实践的总结。感兴趣的可以看上面几篇。
1. 算法简单学习(一)—— 前言
2. 算法简单学习(二)—— 一个简单的插入排序
3. 算法简单学习(三)—— 分治法与合并排序
4. 算法简单学习(四)—— 冒泡排序
5. 算法简单学习(五)—— 函数的增长

单调性

这个性质我们高中的时候就用过,其实定义可以这么说:y随着x的增大而增大,随x的减小而减小,这种就是单调函数,包括单调递增和单调递减函数。

也可以这么定义,如果m ≤ n,则有函数f(m) ≤ f(n),这种就是单调递增函数,反过来,如果m ≥ n,则有函数 f(m) ≥ f(n),这种就是单调递减函数。


下取整(floor)和上取整(ceiling)

对于任意一个实数x,小于或等于x的最大整数表示为⌊x⌋,也可以称为对x进行下取整;大于或等于x的最小整数表示为⌈x⌉,也可以称为对x进行上取整。下面看一下取整有关的几个性质。

  • 对于任意实数x,都满足如下等式。

x - 1 < ⌊x⌋ ≤ x ≤ ⌈x⌉ < x + 1

  • 对于任意整数n,都满足如下等式。
    ⌈n / 2⌉ + ⌊n / 2⌋ = n

  • 对于任意整数a,b均大于0,对于任意实数n ≥ 0,都有如下关系式。
    ⌈⌈n / a⌉ / b⌉ = ⌈n / ab⌉
    ⌊⌊n / a⌋ / b⌋ = ⌊n / ab⌋
    ⌈a / b⌉ ≤ (a + (b - 1)) / b
    ⌊a / b⌋⌉ ≥ (a - (b - 1)) / b

这里还需要说明的是,下取整函数f(x) = ⌊x⌋是单调递增函数,上取整函数亦然。


取模运算

其实就是求余运算,我们在OC中可以发现只有整数之间可以求余,但是在swift中浮点数也可以进行求余运算了。

对于任意整数a和任意正整数n,a mod n的值即a / n的余数。

a mod n = a - ⌊a / n⌋ n

余数相等性

如果a mod n = b mod n ,则可以写作 a Ξ b(mod n)


多项式

给定一个正整数d,n的d次多项式是具有如下形式的函数p(n)

多项式

这里常数a0,a1,... ,ad,是多项式的系数且不为0。

  • 对于一个d次的渐近多项式p(n),有p(n) = Θ(nd)。
  • 对任意常数a ≥ 0,函数na单调递增,对于 a ≤ 0,函数na单调递减。
  • 若对于某个常数k有f(n) = O(nk),则称函数f(n)有多项式界。

指数式

对于任意实数 a > 0、m、n,有下面的等式。

指数等式

这里需要知道的是:任何底大于1的指数函数比任何多项式函数增长的更快。


对数

对任意a > 0, b > 0, c > 0n,可以有如下关系式。

对数

这里需要知道的是:任何正的多项式函数都比多项对数函数增长的快。


斐波那契数

这个数的递归定义为:

斐波那栔数

可以证明,该数列是以指数形式增长的。


多重对数函数

我们用记号lg*n来表示多重对数,首先要区分下面的定义。

  • lg (i) n 表示从参数n开始,连续应用对数函数i次。
  • lg i n表示n的对数的i次方。

下面我们定义多重对数函数。

多重对数函数

多重对数函数是一种增长很慢的函数

多重对数函数

由上我们可以看出来,我们很少会碰到一个使lg*n > 5的输入规模n。

后记

未完,待续~~~

秋天
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