《演算法設計與分析》一一2 2 函式的漸近增長率

2021-09-23 09:35:10 字數 1175 閱讀 6549

2.2 函式的漸近增長率

根據1.3節的定義,演算法的最壞情況時間複雜度是規模n的函式。由於n是乙個變數,這就給比較演算法的優劣帶來乙個問題:演算法1和演算法2在規模值n取不同值的時候,它們的優劣可能是不一樣的。常見的情況是,有一些複雜的演算法在小規模的時候無優勢甚至有劣勢,但是它們的優勢將在問題規模很大的時候顯現出來。我們在進行演算法分析的時候,更關心問題規模很大時演算法的表現。但是何謂規模大,對於不同的演算法而言又千差萬別。有的演算法可能在幾千的規模上就比同類演算法有優勢,而有的演算法可能需要到百萬級的規模才能顯現優勢。

正是針對演算法分析中的上述困難,我們引入函式的漸近增長率(asymptotic growth rate)概念,其中:

●增長率的概念使得我們集中關注演算法在規模較大時候的效能表現,它關注的不是代價函式的具體的值,而是代價函式的值隨規模增長的速度。因而不管開始的優劣如何,增長率較快的函式在面對大規模輸入的時候值會變得更大。

●漸近的概念幫我們處理了不同演算法對於 「大規模」的含義有不同解讀的問題,它關注的是問題規模趨於無窮時演算法代價的變化情況。

我們引入3組共5個不同的記號來描述函式的漸近增長率之間的關係,它們是o和o 、ω 和ω 、θ。我們首先給出使用極限語言的定義,在此基礎上給出基於求極限的判別方法。在這3組記號中,o和o的定義是基礎,這兩個符號之間的差別是理解其定義的重點。首先給出這兩個記號的定義。

定義2.2(f(n)=o(g(n)))

●o(g(n)) =。

●f(n)=o(g(n)) iff limn→∞f(n)g(n)=c<∞。

定義2.3(f(n)=o(g(n)))

●o(g(n)) =。

●f(n)=ω(g(n)) iff limn→∞f(n)g(n)=c>0(c也可以為∞)。

定義2.5(f(n)=ω(g(n)))

●ω(g(n)) =。

●f(n)=θ(g(n)) iff limn→∞f(n)g(n)=c,這裡 0根據上述定義,我們很容易驗證:

●o、ω、θ、o、ω這5種關係均滿足傳遞性。

●o、ω、θ這3種關係滿足自反性。

●θ是乙個等價關係。

●f(n)=θ(g(n)) iff f(n)=o(g(n))且f(n)=ω(g(n))。

●o、 o和ω、ω之間有一種對偶的關係,即f=o(g) iff g=ω(f),f=o(g) iff g=ω(f)。

這些性質的證明留作習題。

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