【科普】五分钟快速了解代码复杂度
所謂的代碼復雜度,就是”快“和”省“的問題,快就是代碼算法運行的時間短,省就是代碼算法使用的內存少,也就是說,衡量代碼執行效率,主要有兩個維度,時間、空間復雜度
大 O 復雜度表示法
如何在不運行代碼的情況下,通過”肉眼“計算出一段代碼的執行時間
一段簡單的 Python 代碼,求1,2,3…n的累加和
1def?cal(n): 2??sum?=?0 3??for?i?in?range(n): 4????sum?+=?i 5??return?sum對于上面的一段簡單代碼,我們輸入不同的 n 值,來看一下代碼執行的效果
n = 5
n = 10
其實上面的代碼實在是簡單,不用說也知道 n 不同時,代碼的執行過程是怎樣的
而我們這里要關注的重點是代碼的3、4行,當 n = 5 時,3、4行代碼執行了5遍,當 n = 10 時,又執行了10遍,其實我們依次類推可以知道,3、4行代碼永遠都是執行 n 遍,那么此時對于上面代碼的時間復雜度 T(n),我們就可以表示為
T(n) = O(n)
這就是我們常常說的大 O 表示法
當然了,通過上面的描述,還是有一些抽象的,下面我們再通過一個小栗子來看一下
查找文件
比如我這里整理的編程類資源
經過多年的努力,終于學(收)會(集)了圖中的所有知識,那么如果某一天,我想寫一段代碼來查找 Dubbo 教程,應該如何實現呢
方法1
依次一個一個的查找
實現代碼為
1def?find_source(source_list,?name): 2????for?i?in?source_list: 3????????if?i?==?name: 4????????????return?i這樣我們需要一直循環到文件夾26才可以找到 Dubbo 資源,當資源少的時候還可以如果是海量資源,那么效率太低了
方法2
從中間開始找,如果發現小了,就把左邊的都去掉,再在剩下的文件中往中間開始找,以此類推
這樣的二分查找,我們只需要在第五次查找的時候就拿到想要的資源
1def?find_source(source_list,?name):2????min?=?03????ma?=?len(source_list)-14????while?min?<=?max:5????????mid?=?(min+max)/26????????if?source_list[mid]?==?name:7????????????return?"get?source?at?%s"?%?mid8????????if?source_list[mid]?<?name:9????????????min?=?mid?+?1 10????????else: 11????????????max?=?mid?-?1 12????return?"no?source?here!"可以清晰的看出,第二種方法快了很多,而且在資源數量越大的時候,越能體現
對于方法1,通過大 O 表示法可以表示為
T(n) = O(n)
對于方法2,通過大 O 表示法可以表示為
T(n) = O(logn)
很明顯,隨著 n 的增加,logn 會遠遠小于 n,也即是方法2的速度會遠遠快于方法1,這一點我們在上面的實踐當中也有了證明
當然對于常見的復雜度,還有如下這些
O(1), O(n), O(logn), O(nlogn), O(n^2)
一般來說,他們的排序順序是這樣的
O(1) < O(logn) < O(n) < O(nlogn) < O(n^2)
最壞時間復雜度
我們再回到最開始的簡單代碼
1def?cal(n): 2??sum?=?0 3??for?i?in?range(n): 4????sum?+=?i 5??return?sum可以簡單的把上述代碼分為兩塊,代碼行2和代碼行3、4
對于行2,復雜度為 O(1),對于行3、4,復雜度為 O(n),一般情況下,我們分析一段代碼的復雜度時,基本采用的是復雜度比較高的那一部分,也即是上述代碼的復雜度為 O(n)
這里其實還涉及到了兩個概念,就是最好情況時間復雜度和最壞情況時間復雜度,同樣可以看出,O(1) 就是最好情況時間復雜度,而 O(n) 就是最壞的情況
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