算法的时间复杂度
常用算法时间复杂度
常用算法时间复杂度在计算机科学领域中，算法是解决问题的一种方法。
算法的好坏不仅与其解决问题的准确性相关，而且和其所需的时间和空间复杂度也有关。
时间复杂度是度量算法执行所需时间的数量级，通常用大O符号表示，因此也被称为大O复杂度。
下面介绍一些常用算法的时间复杂度。
1. 常数时间复杂度（O(1)）此类算法与输入规模大小无关，执行时间始终相同。
例如，访问数组的某个元素，可以通过索引直接访问，不需要循环遍历整个数组。
2. 线性时间复杂度（O(n)）此类算法的执行时间与输入规模成线性关系。
例如，遍历一个数组，需要循环访问每个元素一次，时间复杂度为O(n)。
3. 对数时间复杂度（O(logn)）此类算法的执行时间与输入规模成对数关系。
例如，二分查找算法，每次执行都能将待查找元素的搜索区间缩小一半，因此时间复杂度为O(logn)。
4. 平方时间复杂度（O(n^2)）此类算法的执行时间与输入规模的平方成正比。
例如，嵌套循环遍历二维数组，需要执行n*n次操作，时间复杂度为O(n^2)。
5. 立方时间复杂度（O(n^3)）此类算法的执行时间与输入规模的立方成正比。
例如，嵌套循环遍历三维数组，需要执行n*n*n次操作，时间复杂度为O(n^3)。
6. 指数时间复杂度（O(2^n)）此类算法的执行时间随着输入规模的增加呈指数级增长。
例如，求解某些NP问题（非确定性多项式问题）的暴力搜索算法，时间复杂度为O(2^n)。
7. 阶乘时间复杂度（O(n!)）此类算法的执行时间随着输入规模的增加呈阶乘级增长。
例如，通过枚举法求解某些问题，每次需要执行n!次操作，时间复杂度为O(n!)。
在实际应用中，时间复杂度是衡量算法效率的重要指标，因此开发人员需要在设计时考虑时间复杂度优化问题。
如果算法复杂度较高，可能会导致程序执行时间过长，甚至无法正常运行。
因此，开发人员需要根据具体情况来选择合适的算法，以达到更好的性能要求。
算法的时间复杂度是指什么
算法的时间复杂度是指什么时间复杂度通常用大O符号表示。
大O表示法表示算法运行时间的上界，即算法最坏情况下的运行时间。
时间复杂度可以分为几个级别，如常数时间O(1)、对数时间O(log n)、线性时间O(n)、线性对数时间O(n log n)、平方时间O(n^2)等。
这些时间复杂度级别代表了问题规模增长时算法所需时间的不同变化速度。
在分析算法的时间复杂度时，通常关注的是算法运行时间随问题规模n的增长而变化的趋势，而不关注具体的运行时间。
因此，时间复杂度是一种抽象的概念，用于比较不同算法的运行效率。
1.基本操作数计数法：通过统计算法执行的基本操作数来估计算法的时间复杂度。
基本操作就是算法中最频繁执行的操作，例如赋值、比较、加法、乘法等。
基本操作数计数法的思路是，通过对算法中的基本操作进行计数，然后选择基本操作数最大的那一部分作为算法的时间复杂度。
2.事后统计法：通过实际运行算法并统计其执行时间来估计算法的时间复杂度。
这种方法通常用于验证理论上估计的时间复杂度是否准确。
然而，事后统计法只能得到特定输入情况下的时间复杂度，不能推断出算法的一般情况下的时间复杂度。
3.算法复杂度分析法：通过对算法中各个语句进行分析，得出算法的时间复杂度。
这种方法可以用数学方法推导出时间复杂度的表达式，通常使用数学归纳法、递推关系、循环求和等方法进行分析。
算法的时间复杂度对于衡量算法的效率非常重要。
较低的时间复杂度意味着算法可以在更短的时间内处理更大规模的问题。
因此，选择合适的算法设计和算法优化可以提高程序的运行效率，并减少资源消耗，对于大规模数据处理和系统性能优化至关重要。
算法的时间复杂度和空间复杂度
相关知识介绍（所有定义只为帮助读者理解相关概念，并非严格定义）：1、稳定排序和非稳定排序简单地说就是所有相等的数经过某种排序方法后，仍能保持它们在排序之前的相对次序，我们就说这种排序方法是稳定的。
反之，就是非稳定的。
比如：一组数排序前是a1,a2,a3,a4,a5，其中a2=a4，经过某种排序后为a1,a2,a4,a3,a5，则我们说这种排序是稳定的，因为a2排序前在a4的前面，排序后它还是在a4的前面。
假如变成a1,a4, a2,a3,a5就不是稳定的了。
2、内排序和外排序在排序过程中，所有需要排序的数都在内存，并在内存中调整它们的存储顺序，称为内排序；在排序过程中，只有部分数被调入内存，并借助内存调整数在外存中的存放顺序排序方法称为外排序。
3、算法的时间复杂度和空间复杂度所谓算法的时间复杂度，是指执行算法所需要的计算工作量。
一个算法的空间复杂度，一般是指执行这个算法所需要的内存空间。
功能：选择排序输入：数组名称（也就是数组首地址）、数组中元素个数算法思想简单描述：在要排序的一组数中，选出最小的一个数与第一个位置的数交换；然后在剩下的数当中再找最小的与第二个位置的数交换，如此循环到倒数第二个数和最后一个数比较为止。
选择排序是不稳定的。
算法复杂度O(n2)--[n的平方void select_sort(int *x, int n){int i, j, min, t;for (i=0; i<n-1; i++) /*要选择的次数：0~n-2共n-1次*/{min = i; /*假设当前下标为i的数最小，比较后再调整*/for (j=i+1; j<n; j++)/*循环找出最小的数的下标是哪个*/{if (*(x+j) < *(x+min)){min = j; /*如果后面的数比前面的小，则记下它的下标*/}}if (min != i) /*如果min在循环中改变了，就需要交换数据*/{t = *(x+i);*(x+i) = *(x+min);*(x+min) = t;}}/*功能：直接插入排序输入：数组名称（也就是数组首地址）、数组中元素个数算法思想简单描述：在要排序的一组数中，假设前面(n-1) [n>=2] 个数已经是排好顺序的，现在要把第n个数插到前面的有序数中，使得这n个数也是排好顺序的。
算法时间复杂度的计算公式
算法时间复杂度的计算公式算法时间复杂度是算法效率的一种度量方式，通常用大O符号来表示，例如O(1)、O(n)、O(n^2)等。
在计算算法时间复杂度时，需要考虑算法中各种操作的时间复杂度，并将它们合并为总时间复杂度。
以下是常见的算法操作时间复杂度：1. 常数级别：O(1)2. 对数级别：O(logn)3. 线性级别：O(n)4. 线性对数级别：O(nlogn)5. 平方级别：O(n^2)6. 立方级别：O(n^3)7. 指数级别：O(2^n)计算总时间复杂度的公式如下：1. 顺序执行的操作，时间复杂度直接相加。
例如，若有操作A、B、C，它们的时间复杂度分别为O(a)、O(b)、O(c)，则总时间复杂度为O(a + b + c)。
2. 嵌套执行的操作，时间复杂度取最大值。
例如，若有操作A、B，操作A执行了n次，每次的时间复杂度为O(n)，操作B的时间复杂度为O(nlogn)，则总时间复杂度为O(n*nlogn)，即O(n^2logn)。
3. 分支语句的时间复杂度为其中时间复杂度最大的分支的时间复杂度。
例如，若有分支语句，分别包含操作A和操作B，它们的时间复杂度分别为O(a)、O(b)，则分支语句的时间复杂度为O(max(a,b))。
4. 循环结构的时间复杂度为循环次数乘以循环体的时间复杂度。
例如，若有循环结构，循环次数为n，循环体包含操作A和操作B，它们的时间复杂度分别为O(a)、O(b)，则循环结构的时间复杂度为O(n*max(a,b))。
综上所述，计算算法总时间复杂度需要考虑各个操作的时间复杂度以及它们的执行顺序、嵌套关系、分支和循环结构。
算法的时间复杂度和空间复杂度的关系
算法的时间复杂度和空间复杂度的关系
时间复杂度和空间复杂度是算法分析中最重要的概念，它们可以帮助我们评估算法的性能。
时间复杂度描述了算法执行所需的时间，而空间复杂度描述了算法执行所需的内存空间。
时间复杂度是指算法执行所需的时间，它可以用大O表示法来表示，其中O(n)表示算法
的时间复杂度为n，即算法的执行时间与输入数据的大小成正比。
一般来说，算法的时间
复杂度越低，它的执行效率就越高。
空间复杂度是指算法执行所需的内存空间，它也可以用大O表示法来表示，其中O(n)表
示算法的空间复杂度为n，即算法所需的内存空间与输入数据的大小成正比。
一般来说，
算法的空间复杂度越低，它的内存使用效率就越高。
时间复杂度和空间复杂度之间存在一定的关系，即算法的时间复杂度越低，它的空间复杂度也越低。
这是因为算法的时间复杂度越低，它所需的计算量就越少，因此它所需的内存
空间也就越少。
反之，算法的时间复杂度越高，它所需的计算量就越多，因此它所需的内
存空间也就越多。
因此，我们可以从算法的时间复杂度来推断它的空间复杂度，从而更好地评估算法的性能。
但是，有时候算法的时间复杂度和空间复杂度可能不是成正比的，因此我们还需要对算法
的空间复杂度进行具体的分析，以便更好地评估算法的性能。
总之，时间复杂度和空间复杂度是算法分析中最重要的概念，它们可以帮助我们评估算法的性能。
算法的时间复杂度越低，它的空间复杂度也越低，但有时候它们之间的关系可能
不是成正比的，因此我们还需要对算法的空间复杂度进行具体的分析，以便更好地评估算
法的性能。
算法时间复杂度的计算公式
算法时间复杂度的计算公式
算法时间复杂度是衡量算法效率的重要指标，它是指算法运行时间随着问题规模的增大而增长的速度。
计算算法时间复杂度需要考虑以下几个因素：
1. 循环结构的次数：算法中循环结构执行的次数是影响时间复杂度的重要因素之一。
2. 嵌套循环结构：如果算法中有多个嵌套循环结构，那么时间复杂度的计算就要考虑这些循环的嵌套次数。
3. 条件判断语句：如果算法中有条件判断语句，那么时间复杂度的计算需要根据条件的判断次数进行计算。
4. 递归调用：如果算法中有递归调用，那么时间复杂度的计算需要根据递归的次数进行计算。
算法时间复杂度的计算公式可以表示为：
T(n) = O(f(n))
其中，T(n)表示算法的时间复杂度，f(n)表示算法执行的时间，O表示算法的渐进时间复杂度。
根据算法的实际情况，可以通过分析算法中循环结构的次数、嵌套次数、条件判断次数、递归次数等因素，来确定算法的时间复杂度。
- 1 -。
算法时间复杂度计算公式
算法时间复杂度计算公式算法（Algorithm）是指⽤来操作数据、解决程序问题的⼀组⽅法。
对于同⼀个问题，使⽤不同的算法，也许最终得到的结果是⼀样的，但在过程中消耗的资源和时间却会有很⼤的区别。
那么我们应该如何去衡量不同算法之间的优劣呢？主要还是从算法所占⽤的「时间」和「空间」两个维度去考量。
时间维度：是指执⾏当前算法所消耗的时间，我们通常⽤「时间复杂度」来描述。
空间维度：是指执⾏当前算法需要占⽤多少内存空间，我们通常⽤「空间复杂度」来描述。
因此，评价⼀个算法的效率主要是看它的时间复杂度和空间复杂度情况。
然⽽，有的时候时间和空间却⼜是「鱼和熊掌」，不可兼得的，那么我们就需要从中去取⼀个平衡点。
下⾯我来分别介绍⼀下「时间复杂度」和「空间复杂度」的计算⽅式。
⼀、时间复杂度我们想要知道⼀个算法的「时间复杂度」，很多⼈⾸先想到的的⽅法就是把这个算法程序运⾏⼀遍，那么它所消耗的时间就⾃然⽽然知道了。
这种⽅式可以吗？当然可以，不过它也有很多弊端。
这种⽅式⾮常容易受运⾏环境的影响，在性能⾼的机器上跑出来的结果与在性能低的机器上跑的结果相差会很⼤。
⽽且对测试时使⽤的数据规模也有很⼤关系。
再者，并我们在写算法的时候，还没有办法完整的去运⾏呢。
因此，另⼀种更为通⽤的⽅法就出来了：「⼤O符号表⽰法」，即 T(n) = O(f(n))我们先来看个例⼦：for(i=1; i<=n; ++i){j = i;j++;}通过「⼤O符号表⽰法」，这段代码的时间复杂度为：O(n) ，为什么呢?在⼤O符号表⽰法中，时间复杂度的公式是： T(n) = O( f(n) )，其中f(n) 表⽰每⾏代码执⾏次数之和，⽽ O 表⽰正⽐例关系，这个公式的全称是：算法的渐进时间复杂度。
我们继续看上⾯的例⼦，假设每⾏代码的执⾏时间都是⼀样的，我们⽤ 1颗粒时间来表⽰，那么这个例⼦的第⼀⾏耗时是1个颗粒时间，第三⾏的执⾏时间是 n个颗粒时间，第四⾏的执⾏时间也是 n个颗粒时间（第⼆⾏和第五⾏是符号，暂时忽略），那么总时间就是 1颗粒时间 + n颗粒时间 + n颗粒时间，即 (1+2n)个颗粒时间，即： T(n) = (1+2n)*颗粒时间，从这个结果可以看出，这个算法的耗时是随着n的变化⽽变化，因此，我们可以简化的将这个算法的时间复杂度表⽰为：T(n) = O(n)为什么可以这么去简化呢，因为⼤O符号表⽰法并不是⽤于来真实代表算法的执⾏时间的，它是⽤来表⽰代码执⾏时间的增长变化趋势的。
算法的时间复杂度和空间复杂度简单理解
算法的时间复杂度和空间复杂度简单理解时间复杂度是指执⾏算法所需要的计算⼯作量；⽽空间复杂度是指执⾏这个算法所需要的内存空间。
（算法的复杂性体现在运⾏该算法时的计算机所需资源的多少上，计算机资源最重要的是时间和空间（即寄存器）资源，因此复杂度分为时间和空间复杂度在描述算法复杂度时,经常⽤到o(1), o(n), o(logn), o(nlogn)来表⽰对应算法的时间复杂度。
这⾥进⾏归纳⼀下它们代表的含义:这是算法的时空复杂度的表⽰。
不仅仅⽤于表⽰时间复杂度，也⽤于表⽰空间复杂度。
⼀个算法的优劣主要从算法的所需时间和所占⽤的空间两个⽅⾯衡量。
⼀般空间利⽤率⼩的，所需时间相对较长。
所以性能优化策略⾥⾯经常听到空间换时间，时间换空间这样说法 O后⾯的括号中有⼀个函数，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。
1. ⽐如时间复杂度为O(n)，就代表数据量增⼤⼏倍，耗时也增⼤⼏倍。
⽐如常见的遍历算法。
int x=1; while (x <n){ x++; } list.contains()⽅法,系统会对list中的每个元素e调⽤o.equals(e),因此⽤时间复杂度表⽰是O(n) 该算法执⾏次数是如果n=10, 执⾏次数就是10，n是个变量，⽤时间复杂度表⽰是O(n)。
2. 再⽐如时间复杂度O(n^2)，就代表数据量增⼤n倍时，耗时增⼤n的平⽅倍，这是⽐线性更⾼的时间复杂度。
⽐如冒泡排序，就是典型的O(n^2)的算法，对n个数排序，需要扫描n×n次。
for (i = 0; i < n; i++){ for (j = 0; j < n; j++){ //... } } 如果两层循环,该算法for循环，最外层循环每执⾏⼀次，内层循环都要执⾏n次，执⾏次数是根据n所决定的，最⼤时间复杂度是O（n^2），如果内层循环在某种场景⼀次就跳出,其实也可以退化成o(n), 通常我们计算时间复杂度都是计算最多情况.由此类推，如果是三层循环，最⼤时间复杂度就是 O（n^3）.⽐如冒泡、选择等等 3. O(1)就是最低的时空复杂度了，也就是耗时/耗空间与输⼊数据⼤⼩⽆关，⽆论输⼊数据增⼤多少倍，耗时/耗空间都不变。
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算法的时间复杂度
Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
时间复杂度：如果一个问题的规模是n，解这一问题的某一算法所需要的时间为T(n)，它是n的某一函数，T(n)称为这一算法的“时间复杂度”。
渐近时间复杂度：当输入量n逐渐加大时，时间复杂性的极限情形称为算法的“渐近时间复杂度”。
当我们评价一个算法的时间性能时，主要标准就是算法的渐近时间复杂度，因此，在算法分析时，往往对两者不予区分，经常是将渐近时间复杂度T(n)=O(f(n))简称为时间复杂度，其中的f(n)一般是算法中频度最大的语句频度。
此外，算法中语句的频度不仅与问题规模有关，还与输入实例中各元素的取值相关。
但是我们总是考虑在最坏的情况下的时间复杂度。
以保证算法的运行时间不会比它更长。
常见的时间复杂度，按数量级递增排列依次为：常数阶O(1)、对数阶
O(log2n)、线性阶O(n)、线性对数阶O(nlog2n)、平方阶O(n^2)、立方阶O(n^3)、k次方阶O(n^k)、指数阶O(2^n)。
下面我们通过例子加以说明，让大家碰到问题时知道如何去解决。
1、设三个函数f,g,h分别为 f(n)=100n^3+n^2+1000 ,
g(n)=25n^3+5000n^2 , h(n)=n^+5000nlgn
请判断下列关系是否成立：
（1） f(n)=O(g(n))
（2） g(n)=O(f(n))
（3） h(n)=O(n^
（4） h(n)=O(nlgn)
这里我们复习一下渐近时间复杂度的表示法T(n)=O(f(n))，这里的"O"是数学符号，它的严格定义是"若T(n)和f(n)是定义在正整数集合上的两个函数，则T(n)=O(f(n))表示存在正的常数C和n0 ,使得当n≥n0时都满足0≤T(n)≤Cf(n)。
"用容易理解的话说就是这两个函数当整型自变量n趋向于无穷大时，两者的比值是一个不等于0的常数。
这么一来，就好计算了吧。
◆ (1)成立。
题中由于两个函数的最高次项都是n^3,因此当n→∞时，两个函数的比值是一个常数，所以这个关系式是成立的。
◆（2）成立。
与上同理。
◆（3）成立。
与上同理。
◆（4）不成立。
由于当n→∞时n^比nlgn递增的快，所以h(n)与nlgn的比值不是常数，故不成立。
2、设n为正整数，利用大"O"记号，将下列程序段的执行时间表示为n的函数。
(1) i=1; k=0
while(i<n)
{ k=k+10*i;i++;
}
解答：T(n)=n-1， T(n)=O(n)，这个函数是按线性阶递增的。
(2) x=n; 交换i和j的内容
sum=0；（一次）
for(i=1;i<=n;i++) （n次）
for(j=1;j<=n;j++) （n^2次）
sum++；（n^2次）
解：T(n)=2n^2+n+1 =O(n^2)
.
for (i=1;i<n;i++)
{
y=y+1; ①
for (j=0;j<=(2*n);j++)
x++; ②
}
解：语句1的频度是n-1
语句2的频度是(n-1)*(2n+1)=2n^2-n-1 f(n)=2n^2-n-1+(n-1)=2n^2-2
该程序的时间复杂度T(n)=O(n^2).
O(n)
.
a=0;
b=1; ①
for (i=2;i<=n;i++) ②
{
s=a+b;③
b=a;④
a=s;⑤
}
解：语句1的频度：2,
语句2的频度： n,
语句3的频度： n-1,
语句4的频度：n-1,
语句5的频度：n-1,
T(n)=2+n+3(n-1)=4n-1=O(n).
O(log2n )
.
i=1; ①
while (i<=n)
i=i*2; ②
解：语句1的频度是1,
设语句2的频度是f(n), 则：2^f(n)<=n;f(n)<=log2n 取最大值f(n)= log2n,
T(n)=O(log2n )
O(n^3)
.
for(i=0;i<n;i++)
{
for(j=0;j<i;j++)
{
for(k=0;k<j;k++)
x=x+2;
}
}
解：当i=m, j=k的时候,内层循环的次数为k当i=m时, j 可以取
0,1,...,m-1 , 所以这里最内循环共进行了0+1+...+m-1=(m-1)m/2次所以,i从0取到n, 则循环共进行了: 0+(1-1)*1/2+...+(n-
1)n/2=n(n+1)(n-1)/6所以时间复杂度为O(n^3).
我们还应该区分算法的最坏情况的行为和期望行为。
如快速排序的最坏情况运行时间是 O(n^2)，但期望时间是 O(nlogn)。
通过每次都仔细地选择基准值，我们有可能把平方情况 (即O(n^2)情况)的概率减小到几乎等于 0。
在实际中，精心实现的快速排序一般都能以 (O(nlogn)时间运行。
下面是一些常用的记法：
访问数组中的元素是常数时间操作，或说O(1)操作。
一个算法如果能在每个步骤去掉一半数据元素，如二分检索，通常它就取 O(logn)时间。
用strcmp比较两个具有n个字符的串需要O(n)时间。
常规的矩阵乘算法是O(n^3)，因为算出每个元素都需要将n对元素相乘并加到一起，所有元素的个数是n^2。
指数时间算法通常来源于需要求出所有可能结果。
例如，n个元素的集合共有2n个子集,所以要求出所有子集的算法将是O(2n)的。
指数算法一般说来是太复杂了，除非n的值非常小，因为，在这个问题中增加一个元素
就导致运行时间加倍。
不幸的是，确实有许多问题 (如着名的“巡回售货员问题” )，到目前为止找到的算法都是指数的。
如果我们真的遇到这种情况，通常应该用寻找近似最佳结果的算法替代之。
一个经验规则
有如下复杂度关系
c < log2N < n < n * Log2N < n^2 < n^3 < 2^n < 3^n < n!
其中c是一个常量，如果一个算法的复杂度为c 、 log2N 、n 、
n*log2N ,那么这个算法时间效率比较高，如果是 2^n , 3^n ,n!，那么稍微大一些的n就会令这个算法不能动了，居于中间的几个则差强人意。