【趣学算法】第一章 算法之美（上）
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【趣学算法】第一章 算法之美（上）
文章目录
- 【趣学算法】第一章 算法之美（上）
- 1.打开算法之门
- 2.妙不可言---算法复杂性
- 2.1 算法的引入
- 【算法的定义】
- 【算法题】
- 【“好”算法的标准】
- 2.2 时间复杂度
- 【时间复杂度概念】
- 【时间复杂度的求法】
- 2.3 空间复杂度
- 【空间复杂度概念】
- 【空间复杂度求法】
1.打开算法之门
数据结构+算法=程序
数据结构是程序的骨架，算法是程序的灵魂。
2.妙不可言—算法复杂性
2.1 算法的引入
【算法的定义】
算法是对特定问题求解步骤的一种描述
【算法题】
写一个算法，求以下序列之和：
-1，1，-1,1，…,(-1)^n
以下是这道算法题的两种不同算法：
//算法1-1
int sum1(int n)
{
int sum=0;
for(int i=1;i<=n;i++)
sum+=pow(-1,i);//表示(-1)^i
return sum;
}
可以看出上面代码就是一个一个的老实算。吐槽一句：友友们，不是习惯从0开始吗？
//算法1-2
int sum2(int n)
{
int sum=0;
if(n%2==0)
sum=0;
else
sum=-1;
}
算法1-2就聪明多了。
（额，我还以为第一个跟第二个加起来是0，第三个就开始-1所以看n的奇偶性。。。）
反正可以看出，算法1-1运行的次数比算法1-2多。
【“好”算法的标准】
（1）正确性
（2）易读性
（3）健壮性
（4）高效性（看时间复杂度）
（5）低存储性（看空间复杂度）
2.2 时间复杂度
【时间复杂度概念】
时间复杂度：算法运行需要的时间。
注意：不是以秒作为单位，而是执行的次数作为时间复杂度的衡量标准
【时间复杂度的求法】
//算法1-3
int sum=0;//运行1次
int total=0;//运行1次
for(int i=1;i<=n;i++)//运行n+1次,最后一次判断不满足循环条件
{
sum=sum+i;//运行n次
for(j=1;j<=n;j++)//运行n*(n+1)次
{
total=total+i*j;//运行n*n次
}
}
反正根据极限，得出结果：
//算法1-4
i=1;//运行1次
while(i<=n)//可假设可以执行x次
{
i=i*2;//可假设运行x次
}
注意：不是所有算法都能直接计算运行次数
例如算法1-5，在数组a[n]中顺序查找x并返回其下标i。如果没有找到，则返回-1
//算法1-5
int findx(int x){ //在a[n]数组中顺序查找x
for(int i=0;i<n;i++){
if(a[i]==x)
return i; //查找成功，返回其下标i
}
return -1; //查找失败，返回-1
}
2.3 空间复杂度
【空间复杂度概念】
空间复杂度：算法占用的空间大小。
空间复杂度的本意是指算法在运行过程中占用了多少存储空间。算法占用的存储空间包括：
（1）输入、输出数据
（2）算法本身
（3）额外需要的辅助空间
输入/输出数据占用的空间是必需的，算法本身占用的空间可以通过精简算法来缩减，但缩减量是很小的，可以忽略不计。
算法在运行时所使用的辅助变量占用的空间（即辅助空间）才是衡量算法空间复杂度的关键因素。
这个辅助变量简而言之就是多开的变量。
【空间复杂度求法】
//算法1-6
void swap(int x,int y)//交换x与y
{
int temp;
temp=x;//temp为辅助空间
x=y;//(2)
y=tmp;//(3)
}
算法1-6使用了辅助空间temp，空间复杂度为O(1)。
//算法1-7
int fac(int n){ //计算n的阶乘
if(n==0||n==1)
return 1;
else
return n*fac(n-1);
}
注意：在递归算法中，每一次递推都需要一个栈空间来保存调用记录，因此在分析算法的空间复杂度时，需要计算递归栈的辅助空间。
阶乘是典型的递归调用问题，递归包括递推和回归。
递推是将原问题不断分解成子问题，直至满足结束条件，返回最近子问题的解；
然后逆向逐一回归，最终到达递推开始的原问题，返回原问题的解。
思考：试求5的阶乘，程序将怎样计算？
如果你栈不知道是什么，刚好，我写了篇博客：栈,点击跳转
完毕。