我在问更多关于这对我的代码意味着什么。我能从数学上理解这些概念,只是很难理解它们在概念上的含义。例如,如果有人要对一个数据结构执行O(1)操作,我知道它必须执行的操作数量不会增长,因为有更多的项。O(n)操作意味着您将对每个元素执行一组操作。有人能帮我填一下吗?

比如O(n²)的运算会怎样? 如果一个操作是O(nlog (n))这是什么意思? 有人必须吸可卡因才能写出O(x!)吗?


当前回答

有一件事由于某种原因还没有被提及:

当你看到像O(2^n)或O(n^3)这样的算法时,这通常意味着你将不得不接受一个不完美的问题答案,以获得可接受的性能。

在处理优化问题时,像这样的正确解决方案很常见。在合理的时间内给出一个近乎正确的答案,总比在机器腐烂成灰尘很久之后才给出一个正确答案要好。

以国际象棋为例:我不知道正确的解决方案是什么,但它可能是O(n^50)或更糟。从理论上讲,任何计算机都不可能真正计算出正确答案——即使你用宇宙中的每个粒子作为计算元素,在宇宙生命周期内尽可能短的时间内执行一项操作,你仍然会剩下很多零。(量子计算机能否解决这个问题是另一回事。)

其他回答

大多数Jon Bentley的书(例如Programming Pearls)都以一种非常实用的方式涵盖了这些内容。他的这次演讲中就包括了一个这样的快排分析。

虽然与这个问题并不完全相关,但Knuth提出了一个有趣的想法:在高中微积分课上教授Big-O符号,尽管我觉得这个想法相当古怪。

不,O(n)算法并不意味着它将对每个元素执行操作。大o符号给了你一种方法来谈论你的算法的“速度”独立于你的实际机器。

O(n)表示算法花费的时间随着输入的增加而线性增长。O(n²)意味着你的算法花费的时间是你输入的平方。等等。

我试图用c#和JavaScript给出简单的代码示例来解释。

C#

For List<int> numbers = new List<int> {1,2,3,4,5,6,7,12,543,7};

O(1)看起来像

return numbers.First();

O(n)看起来像

int result = 0;
foreach (int num in numbers)
{
  result += num;
}
return result;

O(nlog (n))是这样的

int result = 0;
foreach (int num in numbers)
{
    int index = numbers.Count - 1;
    while (index > 1)
    {
        // yeah, stupid, but couldn't come up with something more useful :-(
        result += numbers[index];
        index /= 2;
    }
}
return result;

O(n2)是这样的

int result = 0;
foreach (int outerNum in numbers)
{
    foreach (int innerNum in numbers)
    {
        result += outerNum * innerNum;
    }
}
return result;

O(n!)看起来,嗯,太累了,想不出任何简单的东西。 但我希望你能明白大意?


JavaScript

对于const数= [1,2,3,4,5,6,7,12,543,7];

O(1)看起来像

numbers[0];

O(n)看起来像

let result = 0;
for (num of numbers){
    result += num;
}

O(nlog (n))是这样的

let result = 0;
for (num of numbers){

    let index = numbers.length - 1;
    while (index > 1){
        // yeah, stupid, but couldn't come up with something more useful :-(
        result += numbers[index];
        index = Math.floor(index/2)
    }
}

O(n2)是这样的

let result = 0;
for (outerNum of numbers){
    for (innerNum of numbers){
        result += outerNum * innerNum;
    }
}

其中很多都很容易用非编程的东西来演示,比如洗牌。

对一副牌进行排序通过遍历整副牌找到黑桃a,然后遍历整副牌找到黑桃2,以此类推最坏情况是n^2,如果这副牌已经倒着排序了。你看了52张牌52次。

一般来说,真正糟糕的算法不一定是故意的,它们通常是对其他东西的误用,比如在同一集合上线性重复的另一个方法中调用一个线性方法。

一种思考的方式是:

O(N²)意味着对于每个元素,你都要对其他元素做一些事情,比如比较它们。冒泡排序就是一个例子。

O(N log N)意味着对于每个元素,你只需要看log N个元素。这通常是因为你知道一些元素,可以让你做出有效的选择。最有效的排序就是一个例子,比如归并排序。

O(N!)表示对N个元素的所有可能排列进行处理。旅行推销员就是一个例子,那里有N!访问节点的方法,暴力解决方案是查看每一种可能的排列的总代价,以找到最优的一个。