/**
 * File: time_complexity.dart
 * Created Time: 2023-02-12
 * Author: Jefferson (JeffersonHuang77@gmail.com)
 */

// ignore_for_file: unused_local_variable

/* Постоянная сложность */
int constant(int n) {
  int count = 0;
  int size = 100000;
  for (var i = 0; i < size; i++) {
    count++;
  }
  return count;
}

/* Линейная сложность */
int linear(int n) {
  int count = 0;
  for (var i = 0; i < n; i++) {
    count++;
  }
  return count;
}

/* Линейная сложность (обход массива) */
int arrayTraversal(List<int> nums) {
  int count = 0;
  // Число итераций пропорционально длине массива
  for (var _num in nums) {
    count++;
  }
  return count;
}

/* Квадратичная сложность */
int quadratic(int n) {
  int count = 0;
  // Число итераций квадратично зависит от размера данных n
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    for (int j = 0; j < n; j++) {
      count++;
    }
  }
  return count;
}

/* Квадратичная сложность (пузырьковая сортировка) */
int bubbleSort(List<int> nums) {
  int count = 0; // Счетчик
  // Внешний цикл: неотсортированный диапазон [0, i]
  for (var i = nums.length - 1; i > 0; i--) {
    // Внутренний цикл: переместить максимальный элемент неотсортированного диапазона [0, i] в его правый конец
    for (var j = 0; j < i; j++) {
      if (nums[j] > nums[j + 1]) {
        // Поменять местами nums[j] и nums[j + 1]
        int tmp = nums[j];
        nums[j] = nums[j + 1];
        nums[j + 1] = tmp;
        count += 3; // Обмен элементов включает 3 элементарные операции
      }
    }
  }
  return count;
}

/* Экспоненциальная сложность (итеративная реализация) */
int exponential(int n) {
  int count = 0, base = 1;
  // На каждом шаге клетка делится надвое, образуя последовательность 1, 2, 4, 8, ..., 2^(n-1)
  for (var i = 0; i < n; i++) {
    for (var j = 0; j < base; j++) {
      count++;
    }
    base *= 2;
  }
  // count = 1 + 2 + 4 + 8 + .. + 2^(n-1) = 2^n - 1
  return count;
}

/* Экспоненциальная сложность (рекурсивная реализация) */
int expRecur(int n) {
  if (n == 1) return 1;
  return expRecur(n - 1) + expRecur(n - 1) + 1;
}

/* Логарифмическая сложность (итеративная реализация) */
int logarithmic(int n) {
  int count = 0;
  while (n > 1) {
    n = n ~/ 2;
    count++;
  }
  return count;
}

/* Логарифмическая сложность (рекурсивная реализация) */
int logRecur(int n) {
  if (n <= 1) return 0;
  return logRecur(n ~/ 2) + 1;
}

/* Линейно-логарифмическая сложность */
int linearLogRecur(int n) {
  if (n <= 1) return 1;
  int count = linearLogRecur(n ~/ 2) + linearLogRecur(n ~/ 2);
  for (var i = 0; i < n; i++) {
    count++;
  }
  return count;
}

/* Факториальная сложность (рекурсивная реализация) */
int factorialRecur(int n) {
  if (n == 0) return 1;
  int count = 0;
  // Из одного получается n
  for (var i = 0; i < n; i++) {
    count += factorialRecur(n - 1);
  }
  return count;
}

/* Driver Code */
void main() {
  // Можно изменить n и запустить программу, чтобы увидеть, как меняется число операций при разных сложностях
  int n = 8;
  print('Размер входных данных n = $n');

  int count = constant(n);
  print('Число операций константной сложности = $count');

  count = linear(n);
  print('Число операций линейной сложности = $count');

  count = arrayTraversal(List.filled(n, 0));
  print('Число операций линейной сложности (обход массива) = $count');

  count = quadratic(n);
  print('Число операций квадратичной сложности = $count');
  final nums = List.filled(n, 0);
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    nums[i] = n - i; // [n,n-1,...,2,1]
  }
  count = bubbleSort(nums);
  print('Число операций квадратичной сложности (пузырьковая сортировка) = $count');

  count = exponential(n);
  print('Число операций экспоненциальной сложности (итеративная реализация) = $count');
  count = expRecur(n);
  print('Число операций экспоненциальной сложности (рекурсивная реализация) = $count');

  count = logarithmic(n);
  print('Число операций логарифмической сложности (итеративная реализация) = $count');
  count = logRecur(n);
  print('Число операций логарифмической сложности (рекурсивная реализация) = $count');

  count = linearLogRecur(n);
  print('Число операций линейно-логарифмической сложности (рекурсивная реализация) = $count');

  count = factorialRecur(n);
  print('Число операций факториальной сложности (рекурсивная реализация) = $count');
}