演算法時間復雜度如何判斷

A. 演算法時間復雜度怎麼算

一、概念
時間復雜度是總運算次數表達式中受n的變化影響最大的那一項(不含系數)
比如：一般總運算次數表達式類似於這樣：
a*2^n+b*n^3+c*n^2+d*n*lg(n)+e*n+f
a ！ =0時，時間復雜度就是O(2^n);
a=0,b<>0 =>O(n^3);
a,b=0,c<>0 =>O(n^2)依此類推
eg:
(1) for(i=1;i<=n;i++) //循環了n*n次，當然是O(n^2)
for(j=1;j<=n;j++)
s++;
(2) for(i=1;i<=n;i++)//循環了(n+n-1+n-2+...+1)≈(n^2)/2，因為時間復雜度是不考慮系數的，所以也是O(n^2)
for(j=i;j<=n;j++)
s++;
(3) for(i=1;i<=n;i++)//循環了(1+2+3+...+n)≈(n^2)/2,當然也是O(n^2)
for(j=1;j<=i;j++)
s++;
(4) i=1;k=0;
while(i<=n-1){
k+=10*i; i++; }//循環了n-1≈n次，所以是O(n)(5) for(i=1;i<=n;i++)
for(j=1;j<=i;j++)
for(k=1;k<=j;k++)
x=x+1;
//循環了(1^2+2^2+3^2+...+n^2)=n(n+1)(2n+1)/6(這個公式要記住哦)≈(n^3)/3，不考慮系數，自然是O(n^3)
另外，在時間復雜度中，log(2,n)(以2為底)與lg(n)(以10為底)是等價的，因為對數換底公式：
log(a,b)=log(c,b)/log(c,a)
所以，log(2,n)=log(2,10)*lg(n),忽略掉系數，二者當然是等價的
二、計算方法1.一個演算法執行所耗費的時間，從理論上是不能算出來的，必須上機運行測試才能知道。但我們不可能也沒有必要對每個演算法都上機測試，只需知道哪個演算法花費的時間多，哪個演算法花費的時間少就可以了。並且一個演算法花費的時間與演算法中語句的執行次數成正比例，哪個演算法中語句執行次數多，它花費時間就多。
一個演算法中的語句執行次數稱為語句頻度或時間頻度。記為T(n)。
2.一般情況下，演算法的基本操作重復執行的次數是模塊n的某一個函數f（n），因此，演算法的時間復雜度記做：T（n）=O（f（n））。隨著模塊n的增大，演算法執行的時間的增長率和f（n）的增長率成正比，所以f（n）越小，演算法的時間復雜度越低，演算法的效率越高。
在計算時間復雜度的時候，先找出演算法的基本操作，然後根據相應的各語句確定它的執行次數，再找出T（n）的同數量級（它的同數量級有以下：1，Log2n ，n ，nLog2n ，n的平方，n的三次方，2的n次方，n！），找出後，f（n）=該數量級，若T(n)/f(n)求極限可得到一常數c，則時間復雜度T（n）=O（f（n））。
3.常見的時間復雜度
按數量級遞增排列，常見的時間復雜度有：
常數階O(1), 對數階O(log2n), 線性階O(n), 線性對數階O(nlog2n), 平方階O(n^2)， 立方階O(n^3),...， k次方階O(n^k), 指數階O(2^n) 。
其中，1.O(n)，O(n^2)， 立方階O(n^3),...， k次方階O(n^k) 為多項式階時間復雜度，分別稱為一階時間復雜度，二階時間復雜度。。。。2.O(2^n)，指數階時間復雜度，該種不實用3.對數階O(log2n), 線性對數階O(nlog2n)，除了常數階以外，該種效率最高
例：演算法：
for（i=1;i<=n;++i）
{
for(j=1;j<=n;++j)
{
c[ i ][ j ]=0; //該步驟屬於基本操作 執行次數：n^2
for(k=1;k<=n;++k)
c[ i ][ j ]+=a[ i ][ k ]*b[ k ][ j ]; //該步驟屬於基本操作 執行次數：n^3
}
}
則有 T（n）= n^2+n^3，根據上面括弧里的同數量級，我們可以確定 n^3為T（n）的同數量級
則有f（n）= n^3，然後根據T（n）/f（n）求極限可得到常數c
則該演算法的 時間復雜度：T（n）=O（n^3)
四、

定義：如果一個問題的規模是n，解這一問題的某一演算法所需要的時間為T(n)，它是n的某一函數
T(n)稱為這一演算法的「時間復雜性」。

當輸入量n逐漸加大時，時間復雜性的極限情形稱為演算法的「漸近時間復雜性」。

我們常用大O表示法表示時間復雜性，注意它是某一個演算法的時間復雜性。大O表示只是說有上界，由定義如果f(n)=O(n)，那顯然成立f(n)=O(n^2)，它給你一個上界，但並不是上確界，但人們在表示的時候一般都習慣表示前者。

此外，一個問題本身也有它的復雜性，如果某個演算法的復雜性到達了這個問題復雜性的下界，那就稱這樣的演算法是最佳演算法。

「大O記法」：在這種描述中使用的基本參數是
n，即問題實例的規模，把復雜性或運行時間表達為n的函數。這里的「O」表示量級 (order)，比如說「二分檢索是 O(logn)的」,也就是說它需要「通過logn量級的步驟去檢索一個規模為n的數組」記法 O ( f(n) )表示當 n增大時，運行時間至多將以正比於 f(n)的速度增長。

這種漸進估計對演算法的理論分析和大致比較是非常有價值的，但在實踐中細節也可能造成差異。例如，一個低附加代價的O(n2)演算法在n較小的情況下可能比一個高附加代價的 O(nlogn)演算法運行得更快。當然，隨著n足夠大以後，具有較慢上升函數的演算法必然工作得更快。

O(1)

Temp=i;i=j;j=temp;

以上三條單個語句的頻度均為1，該程序段的執行時間是一個與問題規模n無關的常數。演算法的時間復雜度為常數階，記作T(n)=O(1)。如果演算法的執行時間不隨著問題規模n的增加而增長，即使演算法中有上千條語句，其執行時間也不過是一個較大的常數。此類演算法的時間復雜度是O(1)。

O(n^2)

2.1.
交換i和j的內容
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)

2.2.
for (i=1;i<n;i++)
{
y=y+1;①
for
(j=0;j<=(2*n);j++)
x++;②
}
解：
語句1的頻度是n-1
語句2的頻度是(n-1)*(2n+1)=2n^2-n-1
f(n)=2n^2-n-1+(n-1)=2n^2-2
該程序的時間復雜度T(n)=O(n^2).

O(n)

2.3.
a=0;
b=1;①
for
(i=1;i<=n;i++) ②
{
s=a+b;③
b=a;④
a=s;⑤
}
解：語句1的頻度：2,
語句2的頻度：
n,
語句3的頻度： n-1,
語句4的頻度：n-1,
語句5的頻度：n-1,
T(n)=2+n+3(n-1)=4n-1=O(n).

O(log2n
)

2.4.
i=1;①
while (i<=n)
i=i*2; ②
解： 語句1的頻度是1,
設語句2的頻度是f(n),則：2^f(n)<=n;f(n)<=log2n
取最大值f(n)=
log2n,
T(n)=O(log2n )

O(n^3)

2.5.
for(i=0;i<n;i++)
{
for(j=0;j<i;j++)
{
for(k=0;k<j;k++)
x=x+2;
}
}
解：當i=m,
j=k的時候,內層循環的次數為k當i=m時, j 可以取 0,1,...,m-1 , 所以這里最內循環共進行了0+1+...+m-1=(m-1)m/2次所以,i從0取到n, 則循環共進行了: 0+(1-1)*1/2+...+(n-1)n/2=n(n+1)(n-1)/6所以時間復雜度為O(n^3).


我們還應該區分演算法的最壞情況的行為和期望行為。如快速排序的最
壞情況運行時間是 O(n^2)，但期望時間是 O(nlogn)。通過每次都仔細 地選擇基準值，我們有可能把平方情況 (即O(n^2)情況)的概率減小到幾乎等於 0。在實際中，精心實現的快速排序一般都能以 (O(nlogn)時間運行。
下面是一些常用的記法：


訪問數組中的元素是常數時間操作，或說O(1)操作。一個演算法如 果能在每個步驟去掉一半數據元素，如二分檢索，通常它就取 O(logn)時間。用strcmp比較兩個具有n個字元的串需要O(n)時間。常規的矩陣乘演算法是O(n^3)，因為算出每個元素都需要將n對
元素相乘並加到一起，所有元素的個數是n^2。
指數時間演算法通常來源於需要求出所有可能結果。例如，n個元 素的集合共有2n個子集,所以要求出所有子集的演算法將是O(2n)的。指數演算法一般說來是太復雜了，除非n的值非常小，因為，在 這個問題中增加一個元素就導致運行時間加倍。不幸的是，確實有許多問題 (如著名的「巡迴售貨員問題」 )，到目前為止找到的演算法都是指數的。如果我們真的遇到這種情況，通常應該用尋找近似最佳結果的演算法替代之。

B. 演算法的時間復雜度是什麼

執行一個演算法所耗費的時間，從理論上是不能算出來的，必須上機運行測試才能知道。但不可能也沒有必要對每個演算法都上機測試，只需知道哪個演算法花費的時間多，哪個演算法花費的時間少就可以了。一個演算法花費的時間與演算法中語句的執行次數成正比例，演算法中哪個語句的執行次數多，它花費的時間就多。

1.語句頻度在演算法中一個語句的執行次數稱為語句頻度或時間頻度，記為T（n）。

2）演算法的漸進時間復雜度一般情況下，演算法的執行時間T是問題規模n的函數，記作T（n）。要精確地表示演算法的運行時間函數常常是很困難的，即使能夠給出，也可能是個相當復雜的函數，函數的求解本身也是相當復雜的。為了客觀地反映一個演算法的執行時間，可以用演算法中基本語句的執行次數的數量級來度量演算法的工作量，稱作演算法的漸進時間復雜度，簡稱時間復雜度，通常用O來表示。

C. 如何計算時間復雜度

1、先找出演算法的基本操作，然後根據相應的各語句確定它的執行次數，再找出T（n）的同數量級（它的同數量級有以下：1，Log2n ，n ，nLog2n ，n的平方，n的三次方，2的n次方，n！），找出後，f（n）=該數量級，若T(n)/f(n)求極限可得到一常數c，則時間復雜度T（n）=O（f（n））。

2、舉例

for（i=1;i<=n;++i）

{for(j=1;j<=n;++j)

{c[ i ][ j ]=0; //該步驟屬於基本操作 執行次數：n的平方次

for(k=1;k<=n;++k)

c[ i ][ j ]+=a[ i ][ k ]*b[ k ][ j ]; //該步驟屬於基本操作 執行次數：n的三次方次}}

則有 T（n）= n的平方+n的三次方，根據上面括弧里的同數量級，我們可以確定 n的三次方為T（n）的同數量級

則有f（n）= n的三次方，然後根據T（n）/f（n）求極限可得到常數c

則該演算法的 時間復雜度：T（n）=O（n的三次方）

),線性階O(n),線性對數階O(nlog2n),平方階O(n^2)，立方階O(n^3),...，

k次方階O(n^k),指數階O(2^n)。隨著問題規模n的不斷增大，上述時間復雜度不斷增大，演算法的執行效率越低。

關於對其的理解

《數據結構（C語言版）》 ------嚴蔚敏 吳偉民編著 第15頁有句話「整個演算法的執行時間與基本操作重復執行的次數成正比。」

基本操作重復執行的次數是問題規模n的某個函數f(n)，於是演算法的時間量度可以記為：T(n) = O(f(n))

如果按照這么推斷，T(n)應該表示的是演算法的時間量度，也就是演算法執行的時間。

而該頁對「語句頻度」也有定義：指的是該語句重復執行的次數。

如果是基本操作所在語句重復執行的次數，那麼就該是f(n)。

上邊的n都表示的問題規模。

D. 數據結構與演算法，請問時間復雜度是怎麼判定的

顯然是C
外層k增長速度了 *2 意味著 跑完n個數 只需要logn次，
內層n 是線性增長， 時間復雜度是n
乘一起就是 O（nlogn）
復雜度就是幾種，線性的 n, 多項式的 n^k 冪指數 k^n , logn, 其中n的系數是多少都無關緊要，時間復雜度的基礎就是n的增長速度，2n也是n ; (2n)^2 也是n^2

E. 演算法的時間復雜度和空間復雜度怎麼確定

演算法的時間復雜度是指程序運行的時間，也可以說是次數；空間復雜度是程序運行時佔用的輔助的空間；例如：for(int i = 0; i < n;++i);這個循環執行n次 所以時間復雜度是O(n)。
for(int i = 0; i< n;++i){for(int j = 0; j< n;++j);}這嵌套的兩個循環 而且都執行n次，那麼它的時間復雜度就是 O(n^2)；
空間復雜度，如果在設計程序時，使用了一個監視哨，空間復雜度為O(1)。

F. 求問個c語言問題 這個演算法的時間復雜度怎麼看

時間復雜度等於內層循環的值，不算外層的
內層是x
那麼時間復雜度記為O(1000)
如果是並列的，比如
x=0:y=0
while(x<100)
x++:
while(Y<100)
Y++;
這個並列的就記為O(100+100)=O(200)

G. 時間復雜度(計算方法,如果計算,及其解釋)

時間復雜度
1.
演算法復雜度分為
時間復雜度和空間復雜度。
作用:
時間復雜度是度量演算法執行的時間長短;而空間復雜度是度量演算法所需存儲空間的大小。
2.
一般情況下，演算法的基本操作重復執行的次數是模塊n的某一個函數f(n)，因此，演算法的時間復雜度記做:T(n)=O(f(n))
分析:隨著模塊n的增大，演算法執行的時間的增長率和f(n)的增長率成正比，所以f(n)越小，演算法的時間復雜度越低，演算法的效率越高。
3.
在計算時間復雜度的時候，先找出演算法的基本操作，然後根據相應的各語句確定它的執行次數，在找出T(n)的同數量級(它的同數量級有以下:1，Log2n
，n
，nLog2n
，n的平方，n的三次方，2的n次方，n!)，找出後，f(n)=該數量級，若T(n)/f(n)求極限可得到一常數c，則時間復雜度T(n)=O(f(n))
例:演算法:
for(i=1;i<=n;++i)
{
for(j=1;j<=n;++j)
{
c[
i
][
j
]=0;
//該步驟屬於基本操作
執行次數:n的平方
次
for(k=1;k<=n;++k)
c[
i
][
j
]+=a[
i
][
k
]*b[
k
][
j
];
//該步驟屬於基本操作
執行次數:n的三次方
次
}
}
則有
T(n)=
n的平方+n的三次方，根據上面空號里的同數量級，我們可以確定
n的三次方
為T(n)的同數量級
則有f(n)=
n的三次方，然後根據T(n)/f(n)求極限可得到常數c
則該演算法的
時間復雜度:T(n)=O(n的三次方)

H. 如何分析演算法的復雜度

演算法的復雜性
演算法的復雜性是演算法效率度量，是評價演算法優劣的重要依據。一個演算法的復雜性的高低體現在運行該演算法所需要的計算機資源的多少上面，所需的資源越多，我們就說該演算法的復雜性越高；反之，所需的資源越低，則該演算法的復雜性越低。
計算機的資源，最重要的是時間和空間（即存儲器）資源。因而，演算法的復雜性有時間復雜性和空間復雜性之分。
不言而喻，對於任意給定的問題，設計出復雜性盡可能低的演算法是我們在設計演算法時追求的一個重要目標；另一方面，當給定的問題已有多種演算法時，選擇其中復雜性最低者，是我們在選用演算法適應遵循的一個重要准則。因此，演算法的復雜性分析對演算法的設計或選用有著重要的指導意義和實用價值。
簡言之，在演算法學習過程中，我們必須首先學會對演算法的分析，以確定或判斷演算法的優劣。
1.時間復雜性：
例1：設一程序段如下（為討論方便，每行前加一行號）
(1) for i:=1 to n do
(2) for j:=1 to n do
(3) x:=x+1
......
試問在程序運行中各步執行的次數各為多少？
解答：
行號 次數(頻度)
(1) n+1
(2) n*(n+1)
(3) n*n
可見，這段程序總的執行次數是：f(n)=2n2+2n+1。在這里，n可以表示問題的規模，當n趨向無窮大時，如果 f(n)的值很小，則演算法優。作為初學者，我們可以用f(n)的數量級O來粗略地判斷演算法的時間復雜性，如上例中的時間復雜性可粗略地表示為T(n)=O(n2)。