mirror of
https://github.com/krahets/hello-algo.git
synced 2026-04-24 02:21:30 +08:00
build
This commit is contained in:
@@ -26,7 +26,7 @@ comments: true
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
<p align="center"> 图:算法使用的相关空间 </p>
|
||||
<p align="center"> 图 2-9 算法使用的相关空间 </p>
|
||||
|
||||
=== "Java"
|
||||
|
||||
@@ -658,7 +658,7 @@ comments: true
|
||||
|
||||
## 2.3.3 常见类型
|
||||
|
||||
设输入数据大小为 $n$ ,下图展示了常见的空间复杂度类型(从低到高排列)。
|
||||
设输入数据大小为 $n$ ,图 2-10 展示了常见的空间复杂度类型(从低到高排列)。
|
||||
|
||||
$$
|
||||
\begin{aligned}
|
||||
@@ -669,7 +669,7 @@ $$
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
<p align="center"> 图:常见的空间复杂度类型 </p>
|
||||
<p align="center"> 图 2-10 常见的空间复杂度类型 </p>
|
||||
|
||||
!!! tip
|
||||
|
||||
@@ -1274,7 +1274,7 @@ $$
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
如下图所示,此函数的递归深度为 $n$ ,即同时存在 $n$ 个未返回的 `linear_recur()` 函数,使用 $O(n)$ 大小的栈帧空间:
|
||||
如图 2-11 所示,此函数的递归深度为 $n$ ,即同时存在 $n$ 个未返回的 `linear_recur()` 函数,使用 $O(n)$ 大小的栈帧空间:
|
||||
|
||||
=== "Java"
|
||||
|
||||
@@ -1417,7 +1417,7 @@ $$
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
<p align="center"> 图:递归函数产生的线性阶空间复杂度 </p>
|
||||
<p align="center"> 图 2-11 递归函数产生的线性阶空间复杂度 </p>
|
||||
|
||||
### 3. 平方阶 $O(n^2)$
|
||||
|
||||
@@ -1635,7 +1635,7 @@ $$
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
如下图所示,该函数的递归深度为 $n$ ,在每个递归函数中都初始化了一个数组,长度分别为 $n, n-1, n-2, ..., 2, 1$ ,平均长度为 $n / 2$ ,因此总体占用 $O(n^2)$ 空间:
|
||||
如图 2-12 所示,该函数的递归深度为 $n$ ,在每个递归函数中都初始化了一个数组,长度分别为 $n, n-1, n-2, ..., 2, 1$ ,平均长度为 $n / 2$ ,因此总体占用 $O(n^2)$ 空间:
|
||||
|
||||
=== "Java"
|
||||
|
||||
@@ -1796,11 +1796,11 @@ $$
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
<p align="center"> 图:递归函数产生的平方阶空间复杂度 </p>
|
||||
<p align="center"> 图 2-12 递归函数产生的平方阶空间复杂度 </p>
|
||||
|
||||
### 4. 指数阶 $O(2^n)$
|
||||
|
||||
指数阶常见于二叉树。观察下图,高度为 $n$ 的“满二叉树”的节点数量为 $2^n - 1$ ,占用 $O(2^n)$ 空间:
|
||||
指数阶常见于二叉树。观察图 2-13 ,高度为 $n$ 的“满二叉树”的节点数量为 $2^n - 1$ ,占用 $O(2^n)$ 空间:
|
||||
|
||||
=== "Java"
|
||||
|
||||
@@ -1968,7 +1968,7 @@ $$
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
<p align="center"> 图:满二叉树产生的指数阶空间复杂度 </p>
|
||||
<p align="center"> 图 2-13 满二叉树产生的指数阶空间复杂度 </p>
|
||||
|
||||
### 5. 对数阶 $O(\log n)$
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -430,7 +430,7 @@ $$
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
下图展示了以上三个算法函数的时间复杂度。
|
||||
图 2-1 展示了以上三个算法函数的时间复杂度。
|
||||
|
||||
- 算法 `A` 只有 $1$ 个打印操作,算法运行时间不随着 $n$ 增大而增长。我们称此算法的时间复杂度为“常数阶”。
|
||||
- 算法 `B` 中的打印操作需要循环 $n$ 次,算法运行时间随着 $n$ 增大呈线性增长。此算法的时间复杂度被称为“线性阶”。
|
||||
@@ -438,7 +438,7 @@ $$
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
<p align="center"> 图:算法 A 、B 和 C 的时间增长趋势 </p>
|
||||
<p align="center"> 图 2-1 算法 A 、B 和 C 的时间增长趋势 </p>
|
||||
|
||||
相较于直接统计算法运行时间,时间复杂度分析有哪些特点呢?
|
||||
|
||||
@@ -632,11 +632,11 @@ $T(n)$ 是一次函数,说明其运行时间的增长趋势是线性的,因
|
||||
T(n) = O(f(n))
|
||||
$$
|
||||
|
||||
如下图所示,计算渐近上界就是寻找一个函数 $f(n)$ ,使得当 $n$ 趋向于无穷大时,$T(n)$ 和 $f(n)$ 处于相同的增长级别,仅相差一个常数项 $c$ 的倍数。
|
||||
如图 2-2 所示,计算渐近上界就是寻找一个函数 $f(n)$ ,使得当 $n$ 趋向于无穷大时,$T(n)$ 和 $f(n)$ 处于相同的增长级别,仅相差一个常数项 $c$ 的倍数。
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
<p align="center"> 图:函数的渐近上界 </p>
|
||||
<p align="center"> 图 2-2 函数的渐近上界 </p>
|
||||
|
||||
## 2.2.3 推算方法
|
||||
|
||||
@@ -879,9 +879,9 @@ $$
|
||||
|
||||
**时间复杂度由多项式 $T(n)$ 中最高阶的项来决定**。这是因为在 $n$ 趋于无穷大时,最高阶的项将发挥主导作用,其他项的影响都可以被忽略。
|
||||
|
||||
下表展示了一些例子,其中一些夸张的值是为了强调“系数无法撼动阶数”这一结论。当 $n$ 趋于无穷大时,这些常数变得无足轻重。
|
||||
表 2-1 展示了一些例子,其中一些夸张的值是为了强调“系数无法撼动阶数”这一结论。当 $n$ 趋于无穷大时,这些常数变得无足轻重。
|
||||
|
||||
<p align="center"> 表:不同操作数量对应的时间复杂度 </p>
|
||||
<p align="center"> 表 2-1 不同操作数量对应的时间复杂度 </p>
|
||||
|
||||
<div class="center-table" markdown>
|
||||
|
||||
@@ -897,7 +897,7 @@ $$
|
||||
|
||||
## 2.2.4 常见类型
|
||||
|
||||
设输入数据大小为 $n$ ,常见的时间复杂度类型如下图所示(按照从低到高的顺序排列)。
|
||||
设输入数据大小为 $n$ ,常见的时间复杂度类型如图 2-3 所示(按照从低到高的顺序排列)。
|
||||
|
||||
$$
|
||||
\begin{aligned}
|
||||
@@ -908,7 +908,7 @@ $$
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
<p align="center"> 图:常见的时间复杂度类型 </p>
|
||||
<p align="center"> 图 2-3 常见的时间复杂度类型 </p>
|
||||
|
||||
!!! tip
|
||||
|
||||
@@ -1600,11 +1600,11 @@ $$
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
下图对比了常数阶、线性阶和平方阶三种时间复杂度。
|
||||
图 2-4 对比了常数阶、线性阶和平方阶三种时间复杂度。
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
<p align="center"> 图:常数阶、线性阶和平方阶的时间复杂度 </p>
|
||||
<p align="center"> 图 2-4 常数阶、线性阶和平方阶的时间复杂度 </p>
|
||||
|
||||
以冒泡排序为例,外层循环执行 $n - 1$ 次,内层循环执行 $n-1, n-2, \dots, 2, 1$ 次,平均为 $n / 2$ 次,因此时间复杂度为 $O((n - 1) n / 2) = O(n^2)$ 。
|
||||
|
||||
@@ -1884,7 +1884,7 @@ $$
|
||||
|
||||
生物学的“细胞分裂”是指数阶增长的典型例子:初始状态为 $1$ 个细胞,分裂一轮后变为 $2$ 个,分裂两轮后变为 $4$ 个,以此类推,分裂 $n$ 轮后有 $2^n$ 个细胞。
|
||||
|
||||
以下代码和图模拟了细胞分裂的过程,时间复杂度为 $O(2^n)$ 。
|
||||
图 2-5 和以下代码模拟了细胞分裂的过程,时间复杂度为 $O(2^n)$ 。
|
||||
|
||||
=== "Java"
|
||||
|
||||
@@ -2110,7 +2110,7 @@ $$
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
<p align="center"> 图:指数阶的时间复杂度 </p>
|
||||
<p align="center"> 图 2-5 指数阶的时间复杂度 </p>
|
||||
|
||||
在实际算法中,指数阶常出现于递归函数中。例如在以下代码中,其递归地一分为二,经过 $n$ 次分裂后停止:
|
||||
|
||||
@@ -2249,7 +2249,7 @@ $$
|
||||
|
||||
与指数阶相反,对数阶反映了“每轮缩减到一半”的情况。设输入数据大小为 $n$ ,由于每轮缩减到一半,因此循环次数是 $\log_2 n$ ,即 $2^n$ 的反函数。
|
||||
|
||||
以下代码和图模拟了“每轮缩减到一半”的过程,时间复杂度为 $O(\log_2 n)$ ,简记为 $O(\log n)$ 。
|
||||
图 2-6 和以下代码模拟了“每轮缩减到一半”的过程,时间复杂度为 $O(\log_2 n)$ ,简记为 $O(\log n)$ 。
|
||||
|
||||
=== "Java"
|
||||
|
||||
@@ -2422,7 +2422,7 @@ $$
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
<p align="center"> 图:对数阶的时间复杂度 </p>
|
||||
<p align="center"> 图 2-6 对数阶的时间复杂度 </p>
|
||||
|
||||
与指数阶类似,对数阶也常出现于递归函数中。以下代码形成了一个高度为 $\log_2 n$ 的递归树:
|
||||
|
||||
@@ -2753,11 +2753,11 @@ $$
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
下图展示了线性对数阶的生成方式。二叉树的每一层的操作总数都为 $n$ ,树共有 $\log_2 n + 1$ 层,因此时间复杂度为 $O(n \log n)$ 。
|
||||
图 2-7 展示了线性对数阶的生成方式。二叉树的每一层的操作总数都为 $n$ ,树共有 $\log_2 n + 1$ 层,因此时间复杂度为 $O(n \log n)$ 。
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
<p align="center"> 图:线性对数阶的时间复杂度 </p>
|
||||
<p align="center"> 图 2-7 线性对数阶的时间复杂度 </p>
|
||||
|
||||
主流排序算法的时间复杂度通常为 $O(n \log n)$ ,例如快速排序、归并排序、堆排序等。
|
||||
|
||||
@@ -2769,7 +2769,7 @@ $$
|
||||
n! = n \times (n - 1) \times (n - 2) \times \dots \times 2 \times 1
|
||||
$$
|
||||
|
||||
阶乘通常使用递归实现。如下图和以下代码所示,第一层分裂出 $n$ 个,第二层分裂出 $n - 1$ 个,以此类推,直至第 $n$ 层时停止分裂:
|
||||
阶乘通常使用递归实现。如图 2-8 和以下代码所示,第一层分裂出 $n$ 个,第二层分裂出 $n - 1$ 个,以此类推,直至第 $n$ 层时停止分裂:
|
||||
|
||||
=== "Java"
|
||||
|
||||
@@ -2961,7 +2961,7 @@ $$
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
<p align="center"> 图:阶乘阶的时间复杂度 </p>
|
||||
<p align="center"> 图 2-8 阶乘阶的时间复杂度 </p>
|
||||
|
||||
请注意,因为当 $n \geq 4$ 时恒有 $n! > 2^n$ ,所以阶乘阶比指数阶增长得更快,在 $n$ 较大时也是不可接受的。
|
||||
|
||||
|
||||
Reference in New Issue
Block a user