(翻譯文)
演算法的效率取決於執行演算法所需的時間、儲存和其他資源。效率是用漸近符號來衡量的。
對於不同型別的輸入,演算法可能沒有相同的效能。隨著輸入大小的增加,效能將發生變化。
研究演算法效能隨輸入大小順序的變化被定義為漸近分析。
漸進符號
漸近符號是一種數學符號,用於描述當輸入趨於某個特定值或某個極限值時演算法的執行時間。
例如:在氣泡排序中,當輸入陣列已經排序時,演算法所花費的時間是線性的,即最佳情況。但是,當輸入陣列處於反向狀態時,演算法需要最大時間(二次方)對元素進行排序,即最壞情況。
當輸入陣列既不排序也不按相反順序排序時,則需要平均時間。這個持續階段用漸近符號表示。
漸近符號主要有三種:theta表示法、omega表示法和big-o表示法。
theta表示法(θ表示法)
theta表示法從上方和下方將函式括起來。由於它代表演算法執行時間的上限和下限,所以用來分析演算法的平均情況複雜度。
上圖表示theta將函式限制在常數因子之內
對於乙個函式g(n),θ(g(n))由以下關係給出:
θ(g(n)) =
如果存在正常數c1和c2,使得它可以夾在c1g(n)和c2g(n)之間,對於足夠大的n,上述表示式可以描述為屬於集合θ(g(n))的函式f(n)。
如果乙個函式f(n)位於c1g(n)和c2>g(n)之間的任意乙個n,且n ≥ n0,則f(n)被稱為漸近緊界。
大o表示法(o表示法)
big-o表示代表演算法執行時間的上限。因此,它給出了演算法的最壞情況的複雜性。
上圖表示big-o給出函式的上限
o(g(n)) =
如果存在乙個正常數c,使得它位於0和cg(n)之間,對於足夠大的n,則上述表示式可以描述為屬於集合o(g(n))的函式f(n)。
對於n的任何乙個值,演算法的執行時間不超過o(g(n))提供的時間。
由於它給出了演算法最壞情況下的執行時間,因此它被廣泛用於分析演算法,因為我們總是對最壞情況感興趣。
ω表示法(ω表示法)
ω表示法表示演算法執行時間的下限。因此,它提供了演算法的最佳情況複雜度。
上圖表示omega給出功能的下限
ω(g(n)) =
如果存在乙個正常數c,使得它位於cg(n)之上,對於足夠大的n,上述表示式可以描述為屬於集合ω(g(n))的函式f(n)。
對於任何n值,演算法所需的最小時間由ω(g(n))給出。
參考文獻
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