为什么元素两两右乘的双层循环算法时间复杂度为O(N²/2)?
时间复杂度O(N²/2)推导逻辑
我们设输入数组的长度为N,该算法的总操作数可以通过内外循环的执行次数累加得到:
- 外循环遍历数组元素,索引记为
i,取值范围为0 ≤ i ≤ N-2(数组最后一个元素右侧无其他元素,不需要进入内循环) - 对每个
i,内循环从i+1的位置开始遍历到数组末尾,每个i对应的内循环执行次数为N - 1 - i
将所有内循环的执行次数加总,总操作数为:
(N-1) + (N-2) + ... + 2 + 1
这是首项为1、末项为N-1的等差数列,代入求和公式可得:
总操作数 = N*(N-1)/2 = (N² - N)/2 = N²/2 - N/2
当N的数值足够大时,低阶项N/2对整体结果的影响可以忽略,因此总操作数可以近似为N²/2,这就是书中给出O(N²/2)评估结果的来源。
需要注意的是,标准的大O时间复杂度表示法要求省略所有常数系数,因此该算法的标准复杂度写法确实是O(N²),书中保留1/2的系数只是为了更直观地体现该算法和完整双层循环(总操作数约为N²)的执行效率差异。
你给出的长度为5的示例数组也可以验证这个推导:代入公式可得总操作数为5*4/2=10次,和示例输出的10个计算结果完全对应。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者moe99st
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