理解均攤時間複雜度

2021-10-01 17:52:09 字數 1768 閱讀 2582

均攤時間複雜度分析,又叫攤還分析(或者叫平攤分析)。均攤時間複雜度,聽起來跟平均時間複雜度有點兒像。對於初學者來說,這兩個概念確實非常容易弄混。大部分情況下,我們並不需要區分最好、最壞、平均三種複雜度。平均複雜度只在某些特殊情況下才會用到,而均攤時間複雜度應用的場景比它更加特殊、更加有限。我還是借助乙個具體的例子來理解。

// array表示乙個長度為n的陣列

// **中的array.length就等於n

int array = new int[n];

int count = 0;

void insert(int val)

array[0] = sum;

count = 1;

}array[count] = val;

++count;

}

先來解釋一下這段**。這段**實現了乙個往陣列中插入資料的功能。當陣列滿了之後,也就是**中的 count == array.length 時,我們用 for 迴圈遍歷陣列求和,並清空陣列,將求和之後的 sum 值放到陣列的第乙個位置,然後再將新的資料插入。但如果陣列一開始就有空閒空間,則直接將資料插入陣列。那這段**的時間複雜度是多少呢?

最理想的情況下,陣列中有空閒空間,只需要將資料插入到陣列下標為 count 的位置就可以了,所以最好情況時間複雜度為 o(1)。最壞的情況下,陣列中沒有空閒空間了,需要先做一次陣列的遍歷求和,然後再將資料插入,所以最壞情況時間複雜度為 o(n)。那平均時間複雜度是多少呢?答案是 o(1)。我們可以通過概率論的方法來分析。假設陣列的長度是 n,根據資料插入的位置的不同,我們可以分為 n 種情況,每種情況的時間複雜度是 o(1)。除此之外,還有一種「額外」的情況,就是在陣列沒有空閒空間時插入乙個資料,這個時間複雜度是 o(n)。而且,這 n+1 種情況發生的概率一樣,都是 1/(n+1)。所以,根據加權平均的計算方法,求得的平均時間複雜度是:

但是其實並不需要這麼複雜。這是為什麼呢?對於 insert() 函式來說,o(1) 時間複雜度的插入和 o(n) 時間複雜度的插入,出現的頻率是非常有規律的,而且有一定的前後時序關係,一般都是乙個 o(n) 插入之後,緊跟著 n-1 個 o(1) 的插入操作,迴圈往復。所以,針對這樣一種特殊場景的複雜度分析,並不需要像平均複雜度分析方法那樣,找出所有的輸入情況及相應的發生概率,然後再計算加權平均值。針對這種特殊的場景,我們引入了一種更加簡單的分析方法:攤還分析法,通過攤還分析得到的時間複雜度我們起了乙個名字,叫均攤時間複雜度。那究竟如何使用攤還分析法來分析演算法的均攤時間複雜度呢?

還是繼續看在陣列中插入資料的這個例子。每一次 o(n) 的插入操作,都會跟著 n-1 次 o(1) 的插入操作,所以把耗時多的那次操作均攤到接下來的 n-1 次耗時少的操作上,均攤下來,這一組連續的操作的均攤時間複雜度就是 o(1)這就是均攤分析的大致思路。

均攤時間複雜度和攤還分析應用場景比較特殊,所以我們並不會經常用到。為了方便你理解、記憶,我這裡簡單總結一下它們的應用場景。對乙個資料結構進行一組連續操作中,大部分情況下時間複雜度都很低,只有個別情況下時間複雜度比較高,而且這些操作之間存在前後連貫的時序關係,這個時候,我們就可以將這一組操作放在一塊兒分析,看是否能將較高時間複雜度那次操作的耗時,平攤到其他那些時間複雜度比較低的操作上。而且,在能夠應用均攤時間複雜度分析的場合,一般均攤時間複雜度就等於最好情況時間複雜度。

均攤時間複雜度

均攤時間複雜度,聽起來跟平均時間複雜度有點兒像。對於初學者來說,這兩個概念確實非常容易弄混。我前面說了,大部分情況下,我們並不需要區分最好 最壞 平均三種複雜度。平均複雜度只在某些特殊情況下才會用到,而均攤時間複雜度應用的場景比它更加特殊 更加有限。功能 往陣列中插入資料的功能。當陣列滿了之後,也就...

時間複雜度分析 最好 最壞 均攤

array 陣列.n array長度.x 需要查詢的值 int searchposition int array,int n,int x return pos 根據上面的演算法來說的話,如果我x的位置在array 0 那麼時間複雜度就是o 1 如果x的位置在array n 1 或者不在array中....

最好 最壞 平均 均攤時間複雜度

1 最好情況時間複雜度就是,在最理想的情況下,執行這段 的時間複雜度 如在乙個陣列中,查詢變數 x 出現的位置,陣列第乙個值是變數x 2 最壞情況時間複雜度就是,在最糟糕的情況下,執行這段 的時間複雜度 如在乙個陣列中,查詢變數 x 出現的位置,陣列最後乙個值是變數x 3 最好情況時間複雜度和最壞情...