使用 C 的 DSA - 算法

算法

算法是一个逐步的过程,它定义了一组要按特定顺序执行以获得所需输出的指令。就数据结构而言,以下是算法的类别。

  • 搜索 − 用于在数据结构中搜索项目的算法。

  • 排序 − 用于按特定顺序对项目进行排序的算法

  • 插入 − 用于在数据结构中插入项目的算法

  • 更新 − 用于更新数据结构中现有项目的算法

  • 删除 −从数据结构中删除现有项目的算法

算法分析

算法分析处理数据结构中各种操作的执行时间或运行时间。操作的运行时间可以定义为每个操作执行的计算机指令数。由于任何操作的确切运行时间在不同的计算机上有所不同,我们通常将任何操作的运行时间分析为 n 的某个函数,其中 n 是数据结构中该操作处理的项目数。

渐近分析

渐近分析是指以数学计算单位计算任何操作的运行时间。例如,一个操作的运行时间计算为 f(n),另一个操作的运行时间计算为 g(n2)。这意味着第一个操作的运行时间将随着 n 的增加而线性增加,而第二个操作的运行时间将随着 n 的增加而呈指数增加。类似地,如果 n 非常小,则两个操作的运行时间将几乎相同。

渐近符号

以下是计算算法运行时间复杂度时常用的渐近符号。

  • Ο 符号

  • Ω 符号

  • θ 符号

大 O 符号,Ο

Ο(n) 是表达算法运行时间上限的正式方式。它衡量最坏情况下的时间复杂度或算法可能需要完成的最长时间。

例如,对于函数 f(n)

Ο(f(n)) = { g(n) :存在 c > 0 和 n0 ,使得对于所有 n > n0g(n) ≤ c.f(n)。

Big Oh 符号用于简化函数。例如,我们可以用 Ο(f(nlogn)) 替换特定函数方程 7nlogn + n - 1。考虑以下场景 −

7nlogn +n - 1 ≤ 7nlogn + n

7nlogn +n - 1 ≤ 7nlogn + nlogn

对于 n ≥ 2,使得 logn ≥ 1

7nlogn +n - 1 ≤ 8nlogn

它证明 f(n) = 7nlogn +n - 1 在 O(nlogn) 之外的范围内,使用常数 c = 8 和 n0 = 2。

Omega 符号,Ω

Ω(n) 是表达算法运行时间下限的正式方式。它衡量最佳情况下的时间复杂度或算法可能需要完成的最佳时间。

例如,对于函数 f(n)

Ω(f(n)) ≥ { g(n) :存在 c > 0 和 n0,使得对于所有 n > n0g(n) ≤ c.f(n)。

Theta 符号,θ

θ(n) 是表达算法运行时间下限和上限的正式方式。它表示如下。

θ(f(n)) = { g(n) 当且仅当 g(n) = Ο(f(n)) 且 g(n) = Ω(f(n)) 且对所有 n > n0 而言。