科技知識動態:遞歸算法的時間復雜度是什么

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跟大家講解下有關遞歸算法的時間復雜度是什么,相信小伙伴們對這個話題應該也很關注吧,現在就為小伙伴們說說遞歸算法的時間復雜度是什么,小編也收集到了有關遞歸算法的時間復雜度是什么的相關資料,希望大家看到了會喜歡。

遞歸算法的時間復雜度是:【T(n)=o(f(n))】,它表示隨問題規模n的增大,算法的執行時間增長率和f(n)增長率成正比,這稱作算法的漸進時間復雜度。

遞歸算法的時間復雜度

時間復雜度:

一般情況下,算法中基本操作重復的次數就是問題規模n的某個函數f(n),進而分析f(n)隨n的變化情況并確定T(n)的數量級。這里用‘o’來表示數量級,給出算法時間復雜度。

T(n)=o(f(n));

它表示隨問題規模n的增大,算法的執行時間增長率和f(n)增長率成正比,這稱作算法的漸進時間復雜度。而我們一般情況下討論的最壞的時間復雜度。

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空間復雜度:

算法的空間復雜度并不是實際占用的空間,而是計算整個算法空間輔助空間單元的個數,與問題的規模沒有關系。算法的空間復雜度S(n)定義為該算法所耗費空間的數量級。

S(n)=o(f(n))

若算法執行所需要的輔助空間相對于輸入數據n而言是一個常數,則稱這個算法空間復雜度輔助空間為o(1);

遞歸算法空間復雜度:遞歸深度n*每次遞歸所要的輔助空間,如果每次遞歸所需要的輔助空間為常數,則遞歸空間復雜度o(n)。

遞歸算法時間復雜度的計算方程式是一個遞歸方程:

1.jpg

在引入遞歸樹之前可以考慮一個例子:

T(n) = 2T(n/2) + n2

迭代2次可以得:

T(n) = n2 + 2(2T(n/4) + (n/2) 2)

還可以繼續迭代,將其完全展開可得:

T(n) = n2 + 2((n/2) 2 +2((n/22)2 + 2((n/23) 2 +2((n/24) 2 +…+2((n/2i) 2 +2T(n/2i + 1)))…))))……(1)

而當n/2i+1 == 1時,迭代結束。

將(1)式小括號展開,可得:

T(n) = n2 + 2(n/2)2 +22(n/22) 2 + … + 2i(n/2i)2 +2i+1T(n/2i+1)

這恰好是一個樹形結構,由此可引出遞歸樹法。

2.gif

圖中的(a)(b)(c)(d)分別是遞歸樹生成的第1,2,3,n步。每一節點中都將當前的自由項n2留在其中,而將兩個遞歸項T(n/2)+ T(n/2)分別攤給了他的兩個子節點,如此循環。

圖中所有節點之和為:

[1 + 1/2 + (1/2)2 + (1/2)3 + … + (1/2)i] n2 = 2n2

可知其時間復雜度為O(n2)

可以得到遞歸樹的規則為:

(1)每層的節點為T(n) = kT(n / m) + f(n)中的f(n)在當前的n/m下的值;

(2)每個節點的分支數為k;

(3)每層的右側標出當前層中所有節點的和。

再舉個例子:

T(n) = T(n/3) + T(2n/3) + n

其遞歸樹如下圖所示:

3.gif

可見每層的值都為n,從根到葉節點的最長路徑是:

因為最后遞歸的停止是在(2/3)kn == 1.則

于是  

20130514191544549.gif

即T(n) = O(nlogn) 

總結,利用此方法解遞歸算法復雜度:

f(n) = af(n/b) + d(n)

1.當d(n)為常數時:

  4.jpg

2.當d(n) = cn 時:

5.jpg

3.當d(n)為其他情況時可用遞歸樹進行分析。

由第二種情況知,若采用分治法對原算法進行改進,則著重點是采用新的計算方法縮小a值。  

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來源:php中文網

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