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29c1972ec2
@ -97,7 +97,9 @@ def linear_log_recur(n: int) -> int:
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"""线性对数阶"""
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if n <= 1:
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return 1
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count: int = linear_log_recur(n // 2) + linear_log_recur(n // 2)
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# 一分为二,子问题的规模减小一半
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count = linear_log_recur(n // 2) + linear_log_recur(n // 2)
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# 当前子问题包含 n 个操作
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for _ in range(n):
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count += 1
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return count
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@ -120,32 +122,32 @@ if __name__ == "__main__":
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n = 8
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print("输入数据大小 n =", n)
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count: int = constant(n)
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count = constant(n)
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print("常数阶的操作数量 =", count)
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count: int = linear(n)
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count = linear(n)
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print("线性阶的操作数量 =", count)
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count: int = array_traversal([0] * n)
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count = array_traversal([0] * n)
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print("线性阶(遍历数组)的操作数量 =", count)
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count: int = quadratic(n)
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count = quadratic(n)
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print("平方阶的操作数量 =", count)
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nums = [i for i in range(n, 0, -1)] # [n, n-1, ..., 2, 1]
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count: int = bubble_sort(nums)
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count = bubble_sort(nums)
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print("平方阶(冒泡排序)的操作数量 =", count)
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count: int = exponential(n)
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count = exponential(n)
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print("指数阶(循环实现)的操作数量 =", count)
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count: int = exp_recur(n)
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count = exp_recur(n)
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print("指数阶(递归实现)的操作数量 =", count)
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count: int = logarithmic(n)
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count = logarithmic(n)
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print("对数阶(循环实现)的操作数量 =", count)
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count: int = log_recur(n)
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count = log_recur(n)
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print("对数阶(递归实现)的操作数量 =", count)
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count: int = linear_log_recur(n)
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count = linear_log_recur(n)
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print("线性对数阶(递归实现)的操作数量 =", count)
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count: int = factorial_recur(n)
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count = factorial_recur(n)
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print("阶乘阶(递归实现)的操作数量 =", count)
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@ -7,7 +7,7 @@
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也就是说,在能够解决问题的前提下,算法效率已成为衡量算法优劣的主要评价指标,它包括以下两个维度。
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- **时间效率**:算法运行速度的快慢。
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- **时间效率**:算法运行时间的长短。
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- **空间效率**:算法占用内存空间的大小。
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简而言之,**我们的目标是设计“既快又省”的数据结构与算法**。而有效地评估算法效率至关重要,因为只有这样,我们才能将各种算法进行对比,进而指导算法设计与优化过程。
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@ -18,7 +18,7 @@
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假设我们现在有算法 `A` 和算法 `B` ,它们都能解决同一问题,现在需要对比这两个算法的效率。最直接的方法是找一台计算机,运行这两个算法,并监控记录它们的运行时间和内存占用情况。这种评估方式能够反映真实情况,但也存在较大的局限性。
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一方面,**难以排除测试环境的干扰因素**。硬件配置会影响算法的性能。比如在某台计算机中,算法 `A` 的运行时间比算法 `B` 短;但在另一台配置不同的计算机中,可能得到相反的测试结果。这意味着我们需要在各种机器上进行测试,统计平均效率,而这是不现实的。
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一方面,**难以排除测试环境的干扰因素**。硬件配置会影响算法的性能表现。比如一个算法的并行度较高,那么它就更适合在多核 CPU 上运行,一个算法的内存操作密集,那么它在高性能内存上的表现就会更好。也就是说,算法在不同的机器上的测试结果可能是不一致的。这意味着我们需要在各种机器上进行测试,统计平均效率,而这是不现实的。
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另一方面,**展开完整测试非常耗费资源**。随着输入数据量的变化,算法会表现出不同的效率。例如,在输入数据量较小时,算法 `A` 的运行时间比算法 `B` 短;而在输入数据量较大时,测试结果可能恰恰相反。因此,为了得到有说服力的结论,我们需要测试各种规模的输入数据,而这需要耗费大量的计算资源。
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@ -32,8 +32,9 @@
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- “随着输入数据大小的增加”意味着复杂度反映了算法运行效率与输入数据体量之间的关系。
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- “时间和空间的增长趋势”表示复杂度分析关注的不是运行时间或占用空间的具体值,而是时间或空间增长的“快慢”。
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**复杂度分析克服了实际测试方法的弊端**,体现在以下两个方面。
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**复杂度分析克服了实际测试方法的弊端**,体现在以下几个方面。
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- 它无需实际运行代码,更加绿色节能。
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- 它独立于测试环境,分析结果适用于所有运行平台。
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- 它可以体现不同数据量下的算法效率,尤其是在大数据量下的算法性能。
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@ -534,7 +534,7 @@ $$
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- **时间复杂度能够有效评估算法效率**。例如,算法 `B` 的运行时间呈线性增长,在 $n > 1$ 时比算法 `A` 更慢,在 $n > 1000000$ 时比算法 `C` 更慢。事实上,只要输入数据大小 $n$ 足够大,复杂度为“常数阶”的算法一定优于“线性阶”的算法,这正是时间增长趋势的含义。
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- **时间复杂度的推算方法更简便**。显然,运行平台和计算操作类型都与算法运行时间的增长趋势无关。因此在时间复杂度分析中,我们可以简单地将所有计算操作的执行时间视为相同的“单位时间”,从而将“计算操作运行时间统计”简化为“计算操作数量统计”,这样一来估算难度就大大降低了。
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- **时间复杂度也存在一定的局限性**。例如,尽管算法 `A` 和 `C` 的时间复杂度相同,但实际运行时间差别很大。同样,尽管算法 `B` 的时间复杂度比 `C` 高,但在输入数据大小 $n$ 较小时,算法 `B` 明显优于算法 `C` 。在这些情况下,我们很难仅凭时间复杂度判断算法效率的高低。当然,尽管存在上述问题,复杂度分析仍然是评判算法效率最有效且常用的方法。
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- **时间复杂度也存在一定的局限性**。例如,尽管算法 `A` 和 `C` 的时间复杂度相同,但实际运行时间差别很大。同样,尽管算法 `B` 的时间复杂度比 `C` 高,但在输入数据大小 $n$ 较小时,算法 `B` 明显优于算法 `C` 。对于此类情况,我们时常难以仅凭时间复杂度判断算法效率的高低。当然,尽管存在上述问题,复杂度分析仍然是评判算法效率最有效且常用的方法。
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## 函数渐近上界
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