04 | 复杂度分析(下):浅析最好、最坏、平均、均摊时间复杂度
04 | 复杂度分析(下):浅析最好、最坏、平均、均摊时间复杂度
讲述:冯永吉
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最好、最坏情况时间复杂度
平均情况时间复杂度
均摊时间复杂度
内容小结
课后思考
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- Alvin2018-09-28老师讲的很好,练习题最好是O(1),最差是O(n), 均摊是O(1)。 看到好多人纠结于清空数组的问题: 对于可反复读写的存储空间,使用者认为它是空的它就是空的。如果你定义清空是全部重写为0或者某个值,那也可以!但是老师举的例子完全没必要啊!写某个值和写任意值在这里有区别吗,使用值只关心要存的新值!所以老师的例子,清空把下标指到第一个位置就可以了!展开
作者回复: 嗯嗯 是的 多谢你。同学们帮把这一条顶上去吧 可以让其他同学都看看
共 30 条评论2510 - 阿杜S考特2018-09-28当i < len时, 即 i = 0,1,2,...,n-1的时候,for循环不走,所以这n次的时间复杂度都是O(1); 当i >= len时, 即 i = n的时候,for循环进行数组的copy,所以只有这1次的时间复杂度是O(n); 由此可知: 该算法的最好情况时间复杂度(best case time complexity)为O(1); 最坏情况时间复杂度(worst case time complexity)为O(n); 平均情况时间复杂度(average case time complexity), 第一种计算方式: (1+1+...+1+n)/(n+1) = 2n/(n+1) 【注: 式子中1+1+...+1中有n个1】,所以平均复杂度为O(1); 第二种计算方式(加权平均法,又称期望): 1*(1/n+1)+1*(1/n+1)+...+1*(1/n+1)+n*(1/(n+1))=1,所以加权平均时间复杂度为O(1); 第三种计算方式(均摊时间复杂度): 前n个操作复杂度都是O(1),第n+1次操作的复杂度是O(n),所以把最后一次的复杂度分摊到前n次上,那么均摊下来每次操作的复杂度为O(1)展开共 54 条评论886
- 好吃二师兄2018-09-29最好是O(1),最坏是O(n),平均平摊是O(1). 不要纠结add和insert在哪儿被调用了。。。代码都写出来反而不好看。 个人体会: 平均和平摊基本就是一个概念,平摊是特殊的平均。在分析时间复杂度是O(1)还是O(n)的时候最简单就是凭感觉,,,,,,,,出现O(1)的次数远大于出现O(n)出现的次数,那么平均平摊时间复杂度就是O(1)。。。。展开
作者回复: 留言看似很平淡 但透漏着高手的气息。说的没错。高手就是凭感觉👍
共 19 条评论612 - 姜威2018-09-28总结 一、复杂度分析的4个概念 1.最坏情况时间复杂度:代码在最理想情况下执行的时间复杂度。 2.最好情况时间复杂度:代码在最坏情况下执行的时间复杂度。 3.平均时间复杂度:用代码在所有情况下执行的次数的加权平均值表示。 4.均摊时间复杂度:在代码执行的所有复杂度情况中绝大部分是低级别的复杂度,个别情况是高级别复杂度且发生具有时序关系时,可以将个别高级别复杂度均摊到低级别复杂度上。基本上均摊结果就等于低级别复杂度。 二、为什么要引入这4个概念? 1.同一段代码在不同情况下时间复杂度会出现量级差异,为了更全面,更准确的描述代码的时间复杂度,所以引入这4个概念。 2.代码复杂度在不同情况下出现量级差别时才需要区别这四种复杂度。大多数情况下,是不需要区别分析它们的。 三、如何分析平均、均摊时间复杂度? 1.平均时间复杂度 代码在不同情况下复杂度出现量级差别,则用代码所有可能情况下执行次数的加权平均值表示。 2.均摊时间复杂度 两个条件满足时使用:1)代码在绝大多数情况下是低级别复杂度,只有极少数情况是高级别复杂度;2)低级别和高级别复杂度出现具有时序规律。均摊结果一般都等于低级别复杂度。展开共 14 条评论395
- 赤身马可2018-09-29报告老师,我好像走错了教室。 我是一个文科转行过来的菜鸟,刚刚学完Python,基本搞懂了“遍历”、“循环”、“判断”等概念。 您开篇讲的课,我都基本都能明白,也提起了兴趣和信心,准备好好跟您学习。但这两次课听完,我又晕菜了。 想请问一下,如果听不太懂(也可以去掉“太”),需要补哪些课?您能告诉我进入您课程的坡道和垫脚石么?有没有稍低一点年级的资料,让我可以补补课呢? 还请抽时间回答,谢谢。展开
作者回复: 嗯嗯,同学你好. 你说了刚学完python,可能代码还没写熟练,所以我建议把python书上的所有实例代码都自己敲一遍,默写一遍。学编程,光看不写肯定是不行的。 等你python代码写熟练了,你可以再开始学我这个专栏。 因为你没有数据结构和算法的基础,所以我建议,配合着《大话数据结构》《算法图解》两本书一块来学习。 学习这个专栏的过程中,你可以把我讲到的数据结构和算法都用python代码实现一遍,如果实现不了,可以参照我放在Github上的代码,自己看懂之后,默写一遍。这个步骤非常锻炼你的编程能力,不要忽视! 在学习专栏的过程中,不要一觉得看不懂就放弃,师傅领进门,修行靠个人。这里没有葵花宝典一样的捷径。学习还要靠自己。看不懂?那就自己多百度一下,看不懂也可以问问你同学、同事、学长,用一个星期来看一篇文章,狠下心来,别怕麻烦,不会学不会的。 还有很多时候看不懂,你就硬着头皮看,都看完一遍,就会有感觉。之后再等有空了,再来看一遍,慢慢的都懂了。这门课很难,对于初学者来说,应该是计算机里最难的之一了,所以不要期望轻松就学会,这是不现实的。
共 14 条评论273 - jon2018-10-01看了大家的留言总结的很好,自己把练习题的答案整理了一下与大家分享: 1. 最好情况时间复杂度为 O(1) 2.最坏情况分析: 最坏情况代码执行的次数跟每次数组的长度有关 第1次调用insert的执行的次数为 n , 第2次调用insert的执行的次数为 2n , 第3次调用insert的执行的次数为 2^2 * n 第k次调用insert的执行的次数为 2^(k-1) * n 最坏时间复杂度为 O(n)。 3. 平均情况分析 当每次遇到最坏情况时数组会进行2倍扩容,原数组被导入新数组,虽然数组的长度变大了,但是插入操作落在的区间的长度是一样的,分别是0~len-1, len~(2len-1),....; 插入的情况仍是len+1种:0~len-1和插满之后的O(len);所以每次插入的概率是:p= 1/len+1, 最后求出加权平均时间复杂度为 1*p + 2*p+ ▪▪▪ + len*p + len * p = O(1) ; 4. 均摊时间复杂度 O(1) 而均摊复杂度由于每次O(len)的出现都跟着len次O(1),是前后连贯的,因而将O(len)平摊到前len次上,得出平摊复杂度是O(1)展开
作者回复: 👍
共 22 条评论174 - 天天向上2018-12-28高中的数学已经忘光了,又回去补了下, 现在将推导的结果分享给大家 1、1+2+3+....+n+n 首先知道这是一个等差数列,等差数列的定义:每一项与前一个项的差都等于一个常数,这就是等差数列 2、计算等差数列的求和公式: n(1+n)/2 ,这是一个已经推导出来的公式,至于怎么推导出来的,自行去学习吧 好了, 现在开始推导: 1、主要就是推导分子,1+2+3+...+n+n = n(1+n)/2 + n = n(1+n)+2n /2 = n+n²+2n/2 = n² + 3n /2 = n(n+3)/2 2、将 n(n+3)/2 代入式子中,就成了 n(n+3)/2 / n+1 = n(n+3) /2(n+1) 好了,打完收功展开共 23 条评论125
- 蝴蝶2018-09-28insert方法中有清空数组吗?抱歉,能指出哪行吗?真不明白😂
作者回复: count=1;count被重置为1。之后再插入的数据就会覆盖掉原来的数据。就相当于将原数组清空了。并不需要显示的去清空
共 6 条评论113 - Kealina.2018-10-04调皮一下,还请老师来衡量下这例子恰当不。 举个栗子🌰: 今天你准备去老王家拜访下,可惜老王的爱人叫他去打个酱油,她告诉你说她限时n分钟🕒给他去买。那么你想着以他家到楼下小卖部来回最多一分钟,那么 “最好的情况”就是你只用等他一分钟。那么也有可能遇到突发情况,比如说电梯人多吖,路上摔了一胶,天知道他去干了什么,用了n分钟,没办法👐,主上有令,n分钟限时,那这就是“最坏的情况”。难点,平均时间复杂度 就是他有可能是第1.2.3...n,中的某个分钟回来,那平均就是1+2+3+...n/n,把 所有可能出现的情况的时间复杂度 相加除以 情况数 。均摊的话就是把花时间多的分给花时间少的,得到一个中间值,所以说这就会和平均混淆,个人觉得主要还是概念不同。假如n是10分钟,那么9分钟分4分钟到1分钟那,8分3给2...,那均摊下来就是5分钟.编不下去了🤦🏼♀️展开
作者回复: 哈哈,写的太好了。留言区卧虎藏龙啊~
共 10 条评论104 - Stalary2018-09-28递归的时间复杂度怎么算呀
作者回复: 这个话题有点大 要具体看了 重点应该分析递归调用的次数吧。然后再看每次调用的耗时。综合考虑
共 4 条评论79 - 张三丰2018-09-291+2+3....+n+n / n+1 = n(n+3)/2(n+1) 老师这个公式怎么推导出来的 能一步步展示下吗
作者回复: 公式是求平均比对多少个数组元素才能找到x。如果x再第一个位置,那需要1次比对,如果再第二个位置,就需要比对2次,一次类推,如果在第n个位置,就需要比对n次。如果不在数组中,也需要比对n次。所有的次数之和除以n+1中情况,就是平均比对元素个数。
共 9 条评论53 - ppingfann2018-09-28课后题的最坏时间复杂度不应该是O(1)吗?按照上一节讲的,循环的次数如果是有限次,就算数量极大,那么也应该是O(1)不是吗? 如果答案如大家所说的是O(n),那么原题的len=10这个初始条件就应该改写为len=n。
作者回复: 因为len并不是个确定量 初始值是10而已
共 8 条评论42 - Silence2018-09-28老师,加权平均值那个公式是怎么来的,每个的概率都是 1/2n,平均的不应该也是 1/2n 吗?为什么后面成了 2*(1/2n)+3*(1/2n)+.....n*(1/2n)+n*(1/2)共 6 条评论42
- leo2018-09-29画的前两节思维导图: https://share.weiyun.com/5D2VFqS
作者回复: 👍
共 2 条评论31 - 冷颜〆2019-02-26// array 表示一个长度为 n 的数组 // 代码中的 array.length 就等于 n int[] array = new int[n]; int count = 0; void insert(int val) { if (count == array.length) { int sum = 0; for (int i = 0; i < array.length; ++i) { sum = sum + array[i]; } array[0] = sum; count = 1; } array[count] = val; ++count; } 就这段代码而言 count=0 怎么看时间复杂度都是O(1)啊 除非外面有循环一直运行 所以这段一直理解不了展开
作者回复: 是一直循环调用insert
共 11 条评论25 - 刘浩2018-09-29这道题按照老师所讲的 答案是 O(1),每次扩容的数量都是原来的2倍,都是经历之前数组长度的次数再次进行扩容,所以完全被均摊开了。 但是老师我有一个问题,就是按照您讲的确实时间复杂度被均摊成了O(1),在这是一个理论的平均值,但终究不能忽略O(n)的存在,当n到达一定量级的时候,这个风险还是存在的,如果把他等同于O(1),真的没关系吗?展开
作者回复: 你理解的很对啊,均摊只是其中一种复杂度度量方法,并不是说我们只关注均摊,不关注最坏。我们评价一段代码或者算法的时候,还是会综合这几种复杂度的。用什么表示复杂度不重要,初衷还是能更好的体现出这个算法或者代码的性能。
24 - molybdenum2018-09-29答案与add例子相同, 至于大家纠结的清空问题,可以看做是标记清除,在同一地址空间上再写上新的值即可,没有必要硬删除,再开辟空间,或者名义上重置成某个数,直接用新的值覆盖即可
作者回复: 是的 因为有些编程基础比较差的同学 他可能之前学清空就是一个一个的删 或者置为0
16 - 厚厚2018-09-28第二个例子中,为什么是n+1次遍历?共 8 条评论13
- 蝴蝶2018-09-28我算了下,最小是O(1),最大是O(n),平均和分摊都是O(1),对吗?😀
作者回复: 是的 分析正确。不过我们一般情况下平均 均摊说一个就好了
共 2 条评论13 - aof2018-09-28最大的疑惑就是,insert()方法和add()方法是如何被调用的???共 6 条评论12