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一、什么是算法?
算法(Algorithm):一个计算过程,解决问题的方法
一个算法应该具有以下七个重要的特征:
①有穷性(Finiteness):算法的有穷性是指算法必须能在执行有限个步骤之后终止;
②确切性(Definiteness):算法的每一步骤必须有确切的定义;
③输入项(Input):一个算法有0个或多个输入,以刻画运算对象的初始情况,所谓0个输 入是指算法本身定出了初始条件;
④输出项(Output):一个算法有一个或多个输出,以反映对输入数据加工后的结果。没 有输出的算法是毫无意义的;
⑤可行性(Effectiveness):算法中执行的任何计算步骤都是可以被分解为基本的可执行 的操作步,即每个计算步都可以在有限时间内完成(也称之为有效性);
⑥高效性(High efficiency):执行速度快,占用资源少;
⑦健壮性(Robustness):对数据响应正确。
二、时间复杂度
1、时间复杂度举例说明
时间复杂度:就是用来评估算法运行时间的一个式子(单位)。一般来说,时间复杂度高的算法比复杂度低的算法慢。
类比生活中的一些时间,估计时间:
现在我们来说说下面这些代码的时间复杂度是多少呢?
print('hello world')
print('hello python')
print('hrllo ssd ') #O(1) 大O,简而言之可以认为它的含义是“order of”(大约是)。
#
for i in range(n):
print('hello world')
for j in range(n):
print('hello world') #O(n^2)
for i in range(n):
for j in range(i):
print('hrllo owd') ##O(n^2)
n= 64
while n1:
print(n) #O(log2n)或者O(logn)
n = n//2
while的分析思路:
假如n = 64的时候会输出:如下图
这时候可以发现规律:
2、常见的算法时间复杂度(按照效率)由小到大依次为:
Ο(1)<Ο(log2n)<Ο(n)<Ο(nlog2n)<Ο(n2)<O(n2logn) Ο(n3)<…<Ο(2^n)<Ο(n!)
例如:
由图中我们可以看出,当 n 趋于无穷大时, O(nlogn) 的性能显然要比 O(n^2) 来的高
一般来说,只要算法中不存在循环语句,其时间复杂度就是 O(1)
而时间复杂度又分为三种:
最差时间复杂度的分析给了一个在最坏情况下的时间复杂度情况,这往往比平均时间复杂度好计算,而最优时间复杂度一般没什么用,因为没人会拿一些特殊情况去评判这个算法的好坏。
3、如何一眼判断时间复杂度?
三、空间复杂度
空间复杂度:用来评估算法内存占用大小的一个式子
a = 'Python' # 空间复杂度为1
# 空间复杂度为1
a = 'Python'
b = 'PHP'
c = 'Java'
num = [1, 2, 3, 4, 5] # 空间复杂度为5
num = [[1, 2, 3, 4], [1, 2, 3, 4], [1, 2, 3, 4], [1, 2, 3, 4], [1, 2, 3, 4]] # 空间复杂度为5*4
num = [[[1, 2], [1, 2]], [[1, 2], [1, 2]] , [[1, 2], [1, 2]]] # 空间复杂度为3*2*2
定义一个或多个变量,空间复杂度都是为1,列表的空间复杂度为列表的长度
四、对于递归的简单练习
1、递归最大的两个特点:
2、做个小练习来判断一下下面那些函数是递归函数?
3、递归练习1
代码实现
def fun(n):
if n0:
print("抱着",end="")
fun(n-1)
print("的我",end="")
else:
print("我的小鲤鱼",end="")
fun(4)
递归练习2:汉诺塔问题
解决思路:
假设有n个盘子:
代码实现:
def func(n,a,b,c):
if n==1:
print(a,'--',c)
else:
func(n-1,a,c,b) #将n-1个盘子从a经过c移动到b
print(a,'--',c) #将剩余的最后一个盘子从a移动到c
func(n-1,b,a,c) #将n-1个盘子从b经过a移动到c
n = int(input('请输入汉诺塔的层数:'))
func(n,'柱子A','柱子B','柱子C')
总结:汉诺塔移动次数的递推式:h(x)=2h(x-1)+1
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