關於 資料結構 與演算法的複雜度

2021-10-06 23:38:43 字數 3870 閱讀 8270

程式=資料結構+演算法(瑞士 尼克勞斯·威茨 提出)

資料結構:邏輯結構 和 物理結構

邏輯結構:集合結構、線性結構、樹形結構、圖形結構

物理結構:資料儲存

演算法的基本特性:

輸入性 有零個或多個輸入

輸出性 至少有乙個或多個輸出

有窮性 演算法在執行有限步後能自動結束,不會出現無限迴圈

確定性 演算法的每一步都具有確定的含義,不會出現二義性

可行性 演算法的每一步都能夠通過執行有限操作完成

演算法的複雜度:時間複雜度(計算的時間) 和 空間複雜度(需要的記憶體空間)

度量時間複雜度:大o表示法 o( ) 度量乙個演算法好壞的重要指標

時間複雜度基本計算規則:

基本操作,即只有常數項,時間複雜度為 o(1)

順序結構,時間複雜度 按 加法計算

迴圈結構,時間複雜度 按 乘法計算

分支結構,時間複雜度取最大值 (if—elif—else)

判斷乙個演算法的效率時,往往只需要關注 運算元量的最高次項,其他 次要項 和 常數項可以忽略

在沒有特殊說明時,分析演算法的時間複雜度 都是指 最壞時間複雜度

所消耗的時間從小到大:

o(1) < o(log n) < o(n) < o(n log n) < o(n2)**

o(1) 無論有多少資料,以及操作就可以得出結論

o(n) 跟你的資料成正比1:1 乙個for迴圈

o(logn) 一次操作可以砍掉一半

o(n2) 更資料成正比1:2 兩個for迴圈

時間複雜度:陣列的查詢o(1)),新增和刪除o(n)

​陣列是用來儲存一系列資料,但它往往被認為是一系列相同型別的變數,它可以儲存乙個固定大小的相同型別元素的順序集合。

線性表的基本特徵:

第乙個資料元素 沒有前驅元素

最後乙個資料元素 沒有後繼元素

其餘每個資料元素 只有乙個前驅元素和乙個後繼元素

線性表按物理儲存結構順序表(順序儲存) 和 鍊錶(鏈式儲存)

順序表的優缺點:

優點:支援隨機訪問

缺點:插入和刪除操作需要移動大量的元素,造成儲存空間的碎片

鍊錶:合理運用空間

鍊錶的查詢效率o(n),刪除效率,新增效率o(1)

僅允許 在一端進行刪除或新增

後進先出

class

stack

(object):

def__init__

(self)

: 例項屬性的初始化和賦值

self.stack=

defadd

(self,item)

: 向棧中新增元素

defpop

(self)

: 彈出 棧頂元素

iflen(self.stack)==0

:return

none

else

:return self.stack.pop(

)def

peek

(self)

: 返回 棧頂元素

iflen(self.stack)==0

:return

none

else

:return self.stack[-1

]def

is_empty

(self)

: 判斷是否為空 空返回 true 不為空 返回 false

return self.stack ==

defsize

(self)

: 檢視長度

return

len(self.stack)

s=stack(

)print

(s.pop())

print

(s.peek())

print

(s.is_empty)

p.add(

1)

p.add(

2)

p.add(3)

print

(s.pop())

print

(s.peek())

print

(s.is_empty)

輸出結果:none

none

true32

false

一端進行插入,另一端進行刪除

先進先出

class

duilie

(object):

def__init__

(self)

: 例項屬性的初始化和賦值

self.duilie=

defadd

(self,item)

: 新增元素

defpop

(self)

: 刪除元素

iflen(self.duilie)==0

:return

none

else

:

retturn self.duilie.pop(0)

defis_empty

(self)

: 判斷是否為空 空返回 true 不為空 返回 false

return self.duilie ==

defsize

(self)

: 檢視長度

return

len(self.duilie)

d=duilie(

)print

(d.pop())

print

(d.is_empty(

))

d.add(

1)

d.add(

2)

d.add(3)

print

(d.pop())

print

(d.is_empty(

))

輸出結果: none

ture

1false

查詢o(logn),新增,刪除o(logn)

​ 乙個每級跳過一定數量的資料的鍊錶

查詢,刪除,新增 o(1)

雜湊表(hash table,也叫雜湊表),是根據關鍵碼值(key value)而直接進行訪問的資料結構。

雜湊表衝突解決:

鏈結法處理衝突簡單,且無堆積現象,即非同義詞決不會發生衝突,因此平均查詢長度較短;

由於鏈結法中各煉表上的結點空間是動態申請的,故它更適合於造表前無法確定表長的情況。

開放定址法不用指標,潛在地節約了空間,用這些空間可存放更多的槽,從而潛在地減少了衝突,提公升了速度。

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