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

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;
    }
}

其他回答

要理解O(n log n),请记住log n意味着log-base-2 (n)。然后看看每一部分:

O(n)是,当你对集合中的每一项进行操作时。

O(log n)是指操作的次数与取2的指数相同,以得到项目的数量。例如,二分搜索必须将集合切成log n的一半。

O(nlogn)是一个组合——你在对集合中的每一项进行二分搜索。高效的排序通常是对每个项目进行一次循环,并在每个循环中进行良好的搜索,以找到放置相关项目或组的正确位置。因此是n * log n。

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。

我喜欢don neufeld的答案,但我想我可以加上O(nlog n)

使用简单分治策略的算法可能是O(log n)最简单的例子是在排序列表中查找某个东西。你不需要从头开始扫描。你走到中间,你决定是向后走还是向前走,跳到中途,直到你找到你要找的东西。

如果您查看快速排序或归并排序算法,您将看到它们都采用将列表分成两半,对每一半排序(使用相同的算法,递归地),然后重新组合两半的方法。这种递归分治策略是O(nlog n)

If you think about it carefully, you'll see that quicksort does an O(n) partitioning algorithm on the whole n items, then an O(n) partitioning twice on n/2 items, then 4 times on n/4 items, etc... until you get to an n partitions on 1 item (which is degenerate). The number of times you divide n in half to get to 1 is approximately log n, and each step is O(n), so recursive divide and conquer is O(n log n). Mergesort builds the other way, starting with n recombinations of 1 item, and finishing with 1 recombination of n items, where the recombination of two sorted lists is O(n).

至于抽大麻写一个O(n!)算法,除非你别无选择。上面提到的旅行推销员问题被认为是这样一个问题。

你可能会发现把它形象化很有用:

同样,在LogY/LogX尺度上,函数n1/2, n, n2都看起来像直线,而在LogY/X尺度上,2n, en, 10n是直线和n!是线性的(看起来像n log n)

big - o符号对代码的重要意义在于,当它所操作的“事物”数量增加一倍时,它将如何扩展。这里有一个具体的例子:

Big-O       |  computations for 10 things |  computations for 100 things
----------------------------------------------------------------------
O(1)        |   1                         |     1
O(log(n))   |   3                         |     7
O(n)        |  10                         |   100
O(n log(n)) |  30                         |   700
O(n^2)      | 100                         | 10000

快速排序是O(nlog (n))而冒泡排序是O(n²)当排序10个东西时,快速排序比冒泡排序快3倍。但当对100个东西进行排序时,速度要快14倍!显然,选择最快的算法很重要。当您访问具有数百万行的数据库时,这可能意味着您的查询在0.2秒内执行,而不是花费数小时。

另一件需要考虑的事情是,糟糕的算法是摩尔定律无法帮助的事情。例如,如果你有一个O(n^3)的科学计算,它一天可以计算100个东西,处理器速度翻倍一天只能计算125个东西。然而,计算到O(n²),你每天要做1000件事情。

澄清: 实际上,Big-O并没有说不同算法在同一特定大小点上的性能比较,而是说同一算法在不同大小点上的性能比较:

                 computations     computations       computations
Big-O       |   for 10 things |  for 100 things |  for 1000 things
----------------------------------------------------------------------
O(1)        |        1        |        1        |         1
O(log(n))   |        1        |        3        |         7
O(n)        |        1        |       10        |       100
O(n log(n)) |        1        |       33        |       664
O(n^2)      |        1        |      100        |     10000