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用C语言举例讲解数据结构中的算法复杂度结与顺序表

2020-01-26 14:43:01
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供稿:网友

数据结构算法复杂度
1、影响算法效率的主要因素
(1)算法采用的策略和方法;

(2)问题的输入规模;

(3)编译器所产生的代码;

(4)计算机执行速度。


2、时间复杂度

// 时间复杂度:2n + 5 long sum1(int n) {   long ret = 0; //1   int* array = (int*)malloc(n * sizeof(int)); //1   int i = 0; //1      for(i=0; i<n; i++) //n   {     array[i] = i + 1;   }      for(i=0; i<n; i++) //n   {     ret += array[i];   }      free(array); //1      return ret; //1 }   //时间复杂度: n + 3 long sum2(int n) {   long ret = 0; //1   int i = 0; //1      for(i=1; i<=n; i++) //n   {     ret += i;   }      return ret; //1 }  //时间复杂度: 3 long sum3(int n) {   long ret = 0; //1      if( n > 0 )   {     ret = (1 + n) * n / 2; //1   }      return ret; //1 } 

随着问题规模n的增大,它们操作数量的差异会越来越大,因此实际算法在时间效率上的差异也会变得非常明显!

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判断一个算法的效率时,往往只需要关注操作数量的最高次项,其它次要项和常数项可以忽略。

2016224143415099.jpg (675×348)

在没有特殊说明时,我们所分析的算法的时间复杂度都是指最坏时间复杂度。

2016224143440710.jpg (669×394)

 3、空间复杂度

//空间复杂度:12 + n long sum1(int n) {   long ret = 0; //4   int* array = (int*)malloc(n * sizeof(int)); //4 + 4 * n   int i = 0; //4      for(i=0; i<n; i++)   {     array[i] = i + 1;   }      for(i=0; i<n; i++)   {     ret += array[i];   }      free(array);      return ret; }   //空间复杂度: 8 long sum2(int n) {   long ret = 0; //4   int i = 0; //4      for(i=1; i<=n; i++)   {     ret += i;   }      return ret; }  //空间复杂度: 4 long sum3(int n) {   long ret = 0; //4      if( n > 0 )   {     ret = (1 + n) * n / 2;   }      return ret; } 

    多数情况下,算法执行时所用的时间更令人关注,如果有必要,可以通过增加空间复杂度来降低时间复杂度,同理,也可以通过增加时间复杂度来降低空间复杂度,具体问题,具体分析。


数据结构顺序表
表是具有相同类型的n(n >= 0)个数据元素的有限序列,即:

  •     线性表(List)是零个或多个数据元素的集合
  •     线性表中的数据元素之间是有顺序的
  •     线性表中的数据元素个数是有限的
  •     线性表中的数据元素的类型必须相同
//seq_list.h #ifndef _SEQ_LIST_H_ #define _SEQ_LIST_H_  struct seq_list {   int capacity;   int length;   unsigned int *node; };  struct seq_list* seq_list_create(int capacity); int seq_list_capacity(struct seq_list* list); int seq_list_length(struct seq_list* list); int seq_list_insert(struct seq_list* list, int position, void* data); void* seq_list_get(struct seq_list* list, int position); void* seq_list_remove(struct seq_list* list, int position); void seq_list_clear(); void seq_list_destroy(struct seq_list* list);  #endif //seq_list.c #include "seq_list.h" #include <stddef.h> #include <malloc.h>  struct seq_list* seq_list_create(int capacity) {   int i = 0;   struct seq_list* ret = NULL;   if (capacity >= 0)   {     ret = (struct seq_list*) malloc(sizeof(struct seq_list) + sizeof(unsigned int) * capacity);     if (ret != NULL)      {       ret->capacity = capacity;       ret->length = 0;       ret->node = (unsigned int*) (ret + 1);     }   }   return ret; }  int seq_list_insert(struct seq_list* list, int position, void* data) {   int i = 0;   int ret;   ret = (list != NULL);   ret = ret && position >= 0 && position < list->capacity;   ret = ret && list->length < list->capacity;   if (ret)   {     for (i = list->length; i > position; i--)     {       list->node[i] = (list->node[i - 1]);     }     list->node[i] = (unsigned int)data;     double *p = (double *)data;     list->length++;   }   return ret; }  void* seq_list_get(struct seq_list* list, int position) {   void* ret = NULL;      if (list != NULL && position >= 0 && position < list->length)   {     ret = (void *)list->node[position];   }   return ret; }  void* seq_list_remove(struct seq_list* list, int position) {   void* ret = NULL;   int i = 0;      if (list != NULL && position >= 0 && position < list->length)   {     int i = 0;      ret = seq_list_get(list, position);     for (i = position + 1; i < list->length; i++)     {       list->node[i - 1] = list->node[i];     }     list->length--;   }   return ret; }  int seq_list_capacity(struct seq_list* list) {   int ret = -1;   if (list != NULL)   {     ret = list->capacity;   }   return ret; }  int seq_list_length(struct seq_list* list) {   int ret = -1;   if (list != NULL)   {     ret = list->length;   }   return ret; }  void seq_list_clear(struct seq_list* list) {   if (list != NULL)   {     list->length = 0;   } }  void seq_list_destroy(struct seq_list* list) {   free(list);   list = NULL; } //seq_list_main.c #include <stdio.h> #include "seq_list.h"  int main(void) {   struct seq_list* list = seq_list_create(100);    double *p = NULL;   int ret = 0;    double a = 1.1;   double b = 2.2;   double c = 3.3;   double d = 4.4;   double e = 5.5;      seq_list_insert(list, 0, &a);   seq_list_insert(list, 1, &b);   seq_list_insert(list, 2, &c);   seq_list_insert(list, 3, &d);   seq_list_insert(list, 4, &e);    printf("list capacity = %d, length = %d/n", seq_list_capacity(list), seq_list_length(list));   p = (double *)seq_list_get(list, 0);   if (p != NULL)   {     printf("%lf/n", *p);   }      p = (double *)seq_list_get(list, 3);   if (p != NULL)   {     printf("%lf/n", *p);   }    p = (double *)seq_list_remove(list, 3);   if (p != NULL)   {     printf("remove data %lf, index at 3 , after length: %d/n", *p, seq_list_length(list));   }      p = (double *)seq_list_get(list, 3);   if (p != NULL)   {     printf("after remove, index at 3: %lf/n", *p);   }    seq_list_clear(list);   printf("after clear, list length is %d/n", seq_list_length(list));    seq_list_destroy(list);    return 0; } 
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