算法复杂度相关术语

2019/03/03 科普

在描述算法复杂度时,经常用到O(1), O(n), O(logn), O(nlogn)来表示对应复杂度程度, 不过目前大家默认也通过这几个方式表示空间复杂度。

O(1), O(n), O(logn), O(nlogn)就可以看作既可表示算法复杂度,也可以表示空间复杂度。 大O加上()的形式,里面其实包裹的是一个函数f(),O(f()),指明某个算法的耗时/耗空间与数据增长量之间的关系。其中的n代表输入数据的量。


O(1)

一次即可获取数据

O(N)

N次才能得到数据。

O(logN)

预先知道算法的复杂度是一回事,了解其后的原理是另一件事情。

不管你是计算机科班出身还是想有效解决最优化问题,如果想要用自己的知识解决实际问题,你都必须理解时间复杂度。

先从简单直观的 O(1) 和 O(n) 复杂度说起。O(1) 表示一次操作即可直接取得目标元素(比如字典或哈希表),O(n) 意味着先要检查 n 个元素来搜索目标,但是 O(log n) 是什么意思呢?

你第一次听说 O(log n) 时间复杂度可能是在学二分搜索算法的时候。二分搜索一定有某种行为使其时间复杂度为 log n。我们来看看是二分搜索是如何实现的。

因为在最好情况下二分搜索的时间复杂度是 O(1),最坏情况(平均情况)下 O(log n),我们直接来看最坏情况下的例子。已知有 16 个元素的有序数组。

举个最坏情况的例子,比如我们要找的是数字 13。

十六个元素的有序数组

选中间的元素作为中心点(长度的一半)

13 小于中心点,所以不用考虑数组的后一半

重复这个过程,每次都寻找子数组的中间元素

每次和中间元素比较都会使搜索范围减半。

所以为了从 16 个元素中找到目标元素,我们需要把数组平均分割 4 次,也就是说,

简化后的公式

类似的,如果有 n 个元素,

归纳一下

分子和分母代入指数

等式两边同时乘以 2^k

最终结果

现在来看看「对数」的定义:

为使某数(底数)等于一给定数而必须取的乘幂的幂指数。

也就是说可以写成这种形式

总结

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