在上大学的时候,我们就接触到了数据结构和算法这一门或几门课程。在还未上手之前,多多少少会觉得比较的棘手,因为它有一定的学习难度。想必很多一起学习的同学跟我有同样的感觉。在以理论为主的学习过程中,数据结构和算法还是存在一定的驾驭难度。想必我们也可以看出数据结构和算法的重要性。这里我们抛出两个重要的理论知识,那就是时间复杂度和空间复杂度。
一般来说,时间复杂度是衡量一个算法运行时间长短的指标,它反映了程序执行的步骤与输入数据之间的关系。在计算时间复杂度时,我们通常关注算法运行时间随输入数据规模增长的变化趋势,而不是具体的执行时间。
简单来说,时间复杂度通常用大O表示法来描述。这种表示法会忽略掉常数因子和低阶项,只关注最高阶项,因为在输入规模很大时,最高阶项对算法运行时间的影响最为显著。
举例说明, 算法的时间复杂度类别由一下几种情况:
O(1):常数复杂度,算法的执行时间不随输入数据的大小变化而变化。
O(log n):对数复杂度,算法的执行时间是输入数据大小的对数函数,通常见于二分查找。
O(n):线性复杂度,算法的执行时间与输入数据的大小成正比,例如简单查找。
O(n log n):线性对数复杂度,常见于快速排序和归并排序。
O(n^2):平方复杂度,通常见于简单的双层循环算法,如冒泡排序。
O(n^3):立方复杂度,通常见于三层嵌套循环算法。
O(2^n):指数复杂度,算法的执行时间随数据规模的增加而呈指数增长,例如递归计算斐波那契数列。
O(n!):阶乘复杂度,随着n的增加,执行时间的增加速度非常快,通常见于解决旅行商问题的算法。
固定空间:这部分空间不随问题规模变化,例如变量和常量所占用的空间。变量空间:这包括动态分配的空间和递归栈空间,它会随着问题规模的变化而变化。总空间需求:算法总的空间需求是固定空间和变量空间的总和。
时间复杂度和空间复杂度,是我们学习数据结构和算法时绕不开的话题或概念。如果在学习的过程中,没有彻底的理解其中的工作原理,学起来会让人觉得云里雾里的感觉。这是需要下功夫的。万丈高楼平地起,学习算法的过程也是一样,一步一个脚印,必须要有稳扎的基础功底才行。