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时间复杂度与空间复杂度分析(递归与非递归比较)

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发表于 2022-3-16 09:56:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 oyangningtao 于 2022-3-16 09:57 编辑

时间复杂度:
一般情况下,算法中基本操作重复的次数就是问题规模n的某个函数f(n),进而分析f(n)随n的变化情况并确定T(n)的数量级。这里用‘o’来表示数量级,给出算法时间复杂度。
T(n)=o(f(n));
它表示随问题规模n的增大,算法的执行时间增长率和f(n)增长率成正比,这称作算法的渐进时间复杂度。而我们一般情况下讨论的最坏的时间复杂度。
空间复杂度:
算法的空间复杂度并不是实际占用的空间,而是计算整个算法空间辅助空间单元的个数,与问题的规模没有关系。算法的空间复杂度S(n)定义为该算法所耗费空间的数量级。
S(n)=o(f(n))
若算法执行所需要的辅助空间相对于输入数据n而言是一个常数,则称这个算法空间复杂度辅助空间为o(1);
递归算法空间复杂度:递归深度n*每次递归所要的辅助空间,如果每次递归所需要的辅助空间为常数,则递归空间复杂度o(n)。
int binary_search(int *a,int size,int value)  //[left,right);
{
    int left = 0;
    int right = size;
    while (left < right)
    {
        int mid = left + ((right - left) >> 1);
        if (value > a[mid])
            left = mid + 1;
        else if (value < a[mid])
            right = mid ;
        else
            return mid;
    }
    return -1;
}
int binary_search1(int *a, int size, int value)//[left,right]
{
    int left = 0;
    int right = size - 1;
    while (left <= right)
    {
        int mid = left + ((right - left) >> 1);
        if (value > a[mid])
            left = mid + 1;
        else if (value < a[mid])
            right = mid - 1;
        else
            return mid;
    }
    return -1;
}
折半查找时间复杂度:
假设在n个数中查找,查找第一次个数变为n/2,查找第二次 个数变为 (n/2)/2 依次类推计算第n次时查找的数列长度为(n/(2^x))。设x为查找的次数,最坏情况下查找x次找到 (n/(2^x))=1
所以查找在n个数查找查找的次数为:x=log n 时间复杂度为:O(log n)(以2为底n的对数)
空间复杂度:O(1)
//递归实现二分查找
int binary_search2(int *a, int left,int right, int value)
{
    if (left <= right)
    {
        int mid = left + ((right - left) >> 1);
        if (value == a[mid])
        {
            return mid;
        }
        else if (value > a[mid])
        {
            left = mid + 1;
            return  binary_search2(a, left, right, value);
        }
        else
        {
            right = mid - 1;
            return binary_search2(a, left, right, value);
        }
    }
    else
    return -1;
}

int fibonacci(int a)
{
    if (a < 2)
        return a;
    else
        return fibonacci(a - 1) + fibonacci(a - 2);
}
斐波那契的(递归)时间复杂度分析:

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 楼主| 发表于 2022-3-16 09:59:12 | 显示全部楼层
如图为递归的次数。2^5-16,以此类推,计算第n个斐波那契数是时间复杂度为O(2^n)-O(1)
即时间复杂度为 O(2^n)
空间复杂度:递归深度*每次递归所需要的辅助空间所以空间复杂度有为o(n);
//斐波那契数的非递归算法:
int fibonacci1(int a)
{
    int x=0, y=1, z;
    if (a < 2)            
        return a;
    else
    {
        int i = 0;
        for (i = 2; i <= a; i++)   
        {                    
            z = x + y;
            x = y;
            y = z;
        }
    }
    return z;
}

时间复杂度O(n)
空间复杂度O(n)
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