我从信息的角度来考虑。任何问题都包括学习一定数量的比特。

你的基本工具是决策点及其熵的概念。一个决策点的熵是它会给你的平均信息。例如，如果一个程序包含一个有两个分支的决策点，它的熵是每个分支的概率乘以该分支的逆概率的log2的和。这就是你从执行决策中学到的东西。

例如，一个if语句有两个分支，都是等可能的，其熵为1/2 * log(2/1) + 1/2 * log(2/1) = 1/2 * 1 + 1/2 * 1 = 1。所以它的熵是1比特。

假设您正在搜索一个包含N个条目的表，例如N=1024。这是一个10位问题，因为log(1024) = 10位。所以如果你可以用if语句搜索结果的可能性相等，它应该需要10个决定。

这就是二分搜索的结果。

假设你在做线性搜索。您查看第一个元素并询问它是否是您想要的元素。是的概率是1/1024，不是的概率是1023/1024。该决策的熵为1/1024*log(1024/1) + 1023/1024 *log(1024/1023) = 1/1024* 10 + 1023/1024 * about 0 =约0.01 bit。你学得太少了!第二个决定也好不到哪里去。这就是为什么线性搜索这么慢。事实上，你需要学习的比特数是指数级的。

假设你在做索引。假设表被预先排序到许多箱子中，并且您使用键中的所有位中的一些位直接索引到表项。如果有1024个箱子，熵为1/1024 * log(1024) + 1/1024 * log(1024) +…对于所有1024个可能的结果。这是1/1024 * 10乘以1024个结果，或者对一个索引操作来说是10比特的熵。这就是为什么索引搜索是快速的。

现在想想排序。你有N个项目，你有一个列表。对于每个项目，您必须搜索项目在列表中的位置，然后将其添加到列表中。排序大约需要N倍于底层搜索的步数。

基于二元决策的排序结果都是等概率的都需要O(N log N)步。基于索引搜索的O(N)排序算法是可行的。

我发现几乎所有的算法性能问题都可以用这种方式来看待。

基本上90%的情况下都是分析循环。你有单、双、三重嵌套循环吗?你有O(n) O(n²)O(n³)的运行时间。

很少(除非你正在编写一个具有广泛基库的平台(例如，.NET BCL或c++的STL)，你会遇到比查看循环(for语句，while, goto等…)更困难的事情。

看到这里的答案，我想我们可以得出这样的结论:我们大多数人确实通过观察它和使用常识来近似算法的顺序，而不是像我们在大学里认为的那样用主方法来计算它。 说了这么多，我必须补充一点，即使教授也鼓励我们(后来)实际思考，而不是仅仅计算。

我还想补充一下如何对递归函数进行处理:

假设我们有这样一个函数(scheme code):

(define (fac n)
    (if (= n 0)
        1
            (* n (fac (- n 1)))))

递归地计算给定数字的阶乘。

第一步是尝试并确定函数体的性能特征，只是在这种情况下，在函数体中没有做任何特殊的事情，只是一个乘法(或返回值1)。

所以主体的性能是:O(1)(常数)。

接下来尝试确定递归调用的数量。在这种情况下，我们有n-1个递归调用。

所以递归调用的性能是:O(n-1)(阶为n，因为我们抛弃了无关紧要的部分)。

然后把这两个放在一起，你就得到了整个递归函数的性能:

1 * (n-1) = O(n)

Peter, to answer your raised issues; the method I describe here actually handles this quite well. But keep in mind that this is still an approximation and not a full mathematically correct answer. The method described here is also one of the methods we were taught at university, and if I remember correctly was used for far more advanced algorithms than the factorial I used in this example. Of course it all depends on how well you can estimate the running time of the body of the function and the number of recursive calls, but that is just as true for the other methods.

如果你的成本是一个多项式，只保留最高次项，而不保留它的乘数。例如:

(O (n / 2) + 1) * (n / 2)) = O (n2/4 = O (n / 2) + n2/4) = O (n2)

注意，这对无穷级数不成立。对于一般情况，没有单一的方法，但对于一些常见情况，适用以下不等式:

O（log N） < O（N） < O（N log N） < O（N2） < O（Nk） < O（en） < O（n！）

我不知道如何通过编程来解决这个问题，但人们做的第一件事是我们对算法的特定模式进行抽样，比如4n²+ 2n + 1我们有两个规则:

如果我们有一个项的和，增长率最大的项被保留，其他项被省略。 如果我们有几个因数的乘积，常数因数就省略了。

如果我们化简f(x)，其中f(x)是所做操作数量的公式，(上文解释的4n²+ 2n + 1)，我们得到大O值[在这种情况下是O(n²)]。但这必须考虑到程序中的拉格朗日插值，这可能很难实现。如果真正的大O值是O(2^n)我们可能有O(x^n)这样的东西，那么这个算法可能是不可编程的。但如果有人证明我错了，给我代码. . . .

至于“如何计算”大O，这是计算复杂性理论的一部分。对于一些(许多)特殊的情况，您可能会使用一些简单的启发式方法(例如为嵌套循环乘以循环计数)，特别是当您想要的只是任何上限估计时，并且您不介意它是否过于悲观——我猜这可能就是您的问题的内容。

如果你真的想回答任何算法的问题你能做的最好的就是应用这个理论。除了简单的“最坏情况”分析，我发现平摊分析在实践中非常有用。