天天看点

恋上数据结构-01复杂度

开发环境搭建

开发工具

  • eclipse: 使用linux压缩包版本
  • JDK1.8,也是linux压缩包版本

JDK1.8配置环境变量

ubuntu环境下需要打开~/.bashrc

输入一下代码

# set JDK
export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/jdk8
export JRE_HOME=${JAVA_HOME}/jre
export CLASSPATH=.:${JAVA_HOME}/lib:${JRE_HOME}/lib
export PATH=${JAVA_HOME}/bin:${PATH}      

最后执行source ~/.bashrc生效

字体设置

linux中在window->preferences(偏好)->General->apperance->Colors And Fonts->Basic->TextFont->Edit->调整到17左右

恋上数据结构-01复杂度

行号设置

恋上数据结构-01复杂度

右键单机红色区域,选择show Line Numbers

常用快捷键(Linux)

代码提示 Alt + /

自动导入所需类 Ctrl + Shift + O

错误修复 Ctrl+1

快捷生成代码 Alt + Shift + S

代码提示增强

找到Window->Preferences->Java->Editor->Content Assist->Auto Activation -> Auto activation triggers for Java:

将下面需要代码提示的字符输入到下面的文本框

比如:.(abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

即可,附加:Auto-Activation:自动化, Auto Activation Triggers-自动激活触发器

修改工作空间默认编码

Window->Preferences->General->Workspace->Text file encoding, 选择other, 填写UTF-8

复杂度

什么是算法

算法是用来解决特定问题的一系列执行步骤

使用不同的算法,解决同一个问题,效率相差可能很大

比如求第n个斐波那契数(fibonacci number)

如何评价一个算法的好坏

单从执行效率

  • 比较不同算法对同一组输入的执行处理时间
  • 这种方案叫做事后统计法

事后统计法缺点

  • 执行时间严重依赖硬件以及运行时的不确定因素
  • 必须编写相应的测算代码
  • 测试数据的选择比较难以保证公正性

算法优劣评估

  • 正确性, 可读性,健壮性(对不合理输入的反应和处理能力)
  • 时间复杂度(time complexity):估算程序指令的执行次数(执行时间)
  • 空间复杂度(space complexity):估算所需占用的存储空间

大O表示法(Big O)

大O表示法描述复杂度,它代表数据规模n对应的复杂度

忽略常数,系数,低阶

  • 9 >> O(1)
  • 2n+3>>O(n)
  • n2+2n+6 >> O(n2)
  • 4n3+3n2+ 22n+100>>O(n3)
  • 写法上n3= n ^ 3

注意:大O表示法仅仅是一种粗略的分析模型, 是一种估算,能帮助我们短时间内了解一种算法的执行效率

对数阶的细节

log2n=log29+log9n

log2n, log9n统称为logn

常见复杂度

执行次数 复杂度 非正式术语
12 O(1) 常数阶
2n+3 O(n) 线性阶
4n2+2n+25 O(n2) 平方阶
4log2n O(logn) 对数阶
3n+2nlog3n+15 O(nlogn) nlogn阶
4n3+3n2+22n+100 O(n3)c 立方阶
2n O(2n) 指数阶

O(1)<O(logn)<O(n)<O(nlogn)<O(n2)<O(n3)<O(2n)<O(n!)<O(nn)

可以借助函数生成工具比较复杂度的大小

  • ​​https://zh.numberempire.com/graphingcalculator.php​​
  • 选择函数图像绘制工具即可
  • 恋上数据结构-01复杂度

fibonacci函数的时间复杂度分析(递归)

恋上数据结构-01复杂度

1+2+4+8= 15 = 24-1 = 25-1=2n-1-1=0.5*2n-1

0.5*2n-1,忽略常数,系数,低阶复杂度就是O(2n)

fib函数的时间复杂度分析

O(2n)

public static int fib(int n){
  if (n <= 1) return n;
  return fib(n-1)+fib(n-2);
}      

O(n)

public static int fib(int n){
  if (n <= 1) return n;
  int first = 0; 
  int second = 1;
  while(n-- > 1){
    second += first;
    first = second-first;
  }
  return second;
}      

差别

  • 如果是一台1GHZ的普通计算机,运行速度109次每秒,(n为64)
  • O(n)大约耗时6.4*10-8秒
  • O(2n)大约耗时584.94年
  • 有时候算法之间的差距,往往比硬件方面的差距大

Something interesting

  • 我是一个斐波那契程序员
  • 因为我们都在改昨天和前天的bug

斐波那契的线性代数解法-特征方程

public static int fib3(int n){
  double c = Math.sqrt(5);
  return (int)((Math.pow((1+c)/2,n)-Math.pow((1-c)/2,n))/c)
}      

算法优化方向

尽量少存储空间

尽量少执行步骤(执行时间)

根据情况时间换空间或空间换时间

多个数据规模情况-O(n+k)

public static void test(int n, int k){
  for(int i = 0; i < n; i ++){
    System.out.println("test");
  }
    for(int i = 0; i < k; i ++){
    System.out.println("test");
  }
}