【JAVA-数据结构】时间空间复杂度计算案例

news2024/11/15 17:54:30

        接着上一篇文章,对应举一些例子。

1.时间复杂度

【实例1】

// 计算func2的时间复杂度?
void func2(int N) {
    int count = 0;
    for (int k = 0; k < 2 * N ; k++) {
        count++;
    } 
    int M = 10;
    while ((M--) > 0) {
        count++;
    } 
    System.out.println(count);
}

        基本操作执行了2N+10次,通过推导大O阶方法知道,时间复杂度为 O(N)

【实例2】

// 计算func3的时间复杂度?
void func3(int N, int M) {
    int count = 0;
    for (int k = 0; k < M; k++) {
        count++;
    } 
    for (int k = 0; k < N ; k++) {
        count++;
    } 
    System.out.println(count);
}

        基本操作执行了M+N次,有两个未知数M和N,时间复杂度为 O(N+M) 

【实例3】

// 计算func4的时间复杂度?
void func4(int N) {
    int count = 0;
    for (int k = 0; k < 100; k++) {
        count++;
    } 
    System.out.println(count);
}

        基本操作执行了100次,通过推导大O阶方法,时间复杂度为 O(1) 

【实例4】

// 计算bubbleSort的时间复杂度?
void bubbleSort(int[] array) {
    for (int end = array.length; end > 0; end--) {
        boolean sorted = true;
        for (int i = 1; i < end; i++) {
            if (array[i - 1] > array[i]) {
                Swap(array, i - 1, i);
                sorted = false;
            }
        } 
        if(sorted == true) {
            break;
        }
    }
}

        基本操作执行最好N次,最坏执行了(N*(N-1))/2次,通过推导大O阶方法+时间复杂度一般看最坏,时间复杂度为 O(N^2)

【实例5】

// 计算binarySearch的时间复杂度?
int binarySearch(int[] array, int value) {
    int begin = 0;
    int end = array.length - 1;
    while (begin <= end) {
        int mid = begin + ((end-begin) / 2);
        if (array[mid] < value)
            begin = mid + 1;
        else if (array[mid] > value)
            end = mid - 1;
        else
            return mid;
    } 
    return -1;
}

        基本操作执行最好1次,最坏 次,时间复杂度为 O( ) ps: 在算法分析中表示是底数为2,对数为N,有些地方会写成lgN。(建议通过折纸查找的方式讲解logN是怎么计算出来的)(因为二分查找每次排除掉一半的不适合值,一次二分剩下:n/2;两次二分剩下:n/2/2 = n/4)

【实例6】

// 计算阶乘递归factorial的时间复杂度?
long factorial(int N) {
    return N < 2 ? N : factorial(N-1) * N;
}

        通过计算分析发现基本操作递归了N次,时间复杂度为O(N) 

【实例7】

// 计算斐波那契递归fibonacci的时间复杂度?
int fibonacci(int N) {
    return N < 2 ? N : fibonacci(N-1)+fibonacci(N-2);
}

        通过计算分析发现基本操作递归了 次,时间复杂度为O( )

2.空间复杂度 

【实例1】

// 计算bubbleSort的空间复杂度?
void bubbleSort(int[] array) {
    for (int end = array.length; end > 0; end--) {
        boolean sorted = true;
        for (int i = 1; i < end; i++) {
            if (array[i - 1] > array[i]) {
                Swap(array, i - 1, i);
                sorted = false;
            }
        } 
        if(sorted == true) {
            break;
        }
    }
}

        使用了常数个额外空间,所以空间复杂度为 O(1)

【实例2】

// 计算fibonacci的空间复杂度?
int[] fibonacci(int n) {
    long[] fibArray = new long[n + 1];
    fibArray[0] = 0;
    fibArray[1] = 1;
    for (int i = 2; i <= n ; i++) {
        fibArray[i] = fibArray[i - 1] + fibArray [i - 2];
    } 
    return fibArray;
}

        动态开辟了N个空间,空间复杂度为 O(N)

【实例3】

// 计算阶乘递归Factorial的空间复杂度?
long factorial(int N) {
    return N < 2 ? N : factorial(N-1)*N;
}

        递归调用了N次,开辟了N个栈帧,每个栈帧使用了常数个空间。空间复杂度为O(N)

        这是一些时间空间复杂度相关案例,帮助大家理解和练习。 

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