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synced 2025-12-19 07:17:54 +08:00
Release Rust code to documents. (#656)
This commit is contained in:
@@ -280,6 +280,12 @@
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}
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```
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=== "Rust"
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```rust title=""
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```
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## 推算方法
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空间复杂度的推算方法与时间复杂度大致相同,只是将统计对象从“计算操作数量”转为“使用空间大小”。与时间复杂度不同的是,**我们通常只关注「最差空间复杂度」**,这是因为内存空间是一项硬性要求,我们必须确保在所有输入数据下都有足够的内存空间预留。
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@@ -412,6 +418,12 @@
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}
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```
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=== "Rust"
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```rust title=""
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```
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**在递归函数中,需要注意统计栈帧空间**。例如,函数 `loop()` 在循环中调用了 $n$ 次 `function()` ,每轮中的 `function()` 都返回并释放了栈帧空间,因此空间复杂度仍为 $O(1)$ 。而递归函数 `recur()` 在运行过程中会同时存在 $n$ 个未返回的 `recur()` ,从而占用 $O(n)$ 的栈帧空间。
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=== "Java"
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@@ -627,6 +639,12 @@
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}
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```
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=== "Rust"
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```rust title=""
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```
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## 常见类型
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设输入数据大小为 $n$ ,常见的空间复杂度类型有(从低到高排列)
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@@ -716,6 +734,12 @@ $$
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[class]{}-[func]{constant}
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```
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=== "Rust"
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```rust title="space_complexity.rs"
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[class]{}-[func]{constant}
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```
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### 线性阶 $O(n)$
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线性阶常见于元素数量与 $n$ 成正比的数组、链表、栈、队列等。
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@@ -788,6 +812,12 @@ $$
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[class]{}-[func]{linear}
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```
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=== "Rust"
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```rust title="space_complexity.rs"
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[class]{}-[func]{linear}
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```
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以下递归函数会同时存在 $n$ 个未返回的 `algorithm()` 函数,使用 $O(n)$ 大小的栈帧空间。
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=== "Java"
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@@ -856,6 +886,12 @@ $$
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[class]{}-[func]{linearRecur}
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```
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=== "Rust"
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```rust title="space_complexity.rs"
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[class]{}-[func]{linear_recur}
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```
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### 平方阶 $O(n^2)$
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@@ -928,6 +964,12 @@ $$
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[class]{}-[func]{quadratic}
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```
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=== "Rust"
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```rust title="space_complexity.rs"
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[class]{}-[func]{quadratic}
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```
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在以下递归函数中,同时存在 $n$ 个未返回的 `algorithm()` ,并且每个函数中都初始化了一个数组,长度分别为 $n, n-1, n-2, ..., 2, 1$ ,平均长度为 $\frac{n}{2}$ ,因此总体占用 $O(n^2)$ 空间。
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=== "Java"
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@@ -996,6 +1038,12 @@ $$
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[class]{}-[func]{quadraticRecur}
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```
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=== "Rust"
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```rust title="space_complexity.rs"
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[class]{}-[func]{quadratic_recur}
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```
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### 指数阶 $O(2^n)$
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@@ -1068,6 +1116,12 @@ $$
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[class]{}-[func]{buildTree}
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```
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=== "Rust"
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```rust title="space_complexity.rs"
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[class]{}-[func]{build_tree}
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```
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### 对数阶 $O(\log n)$
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@@ -168,6 +168,12 @@ $$
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}
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```
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=== "Rust"
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```rust title=""
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```
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然而实际上,**统计算法的运行时间既不合理也不现实**。首先,我们不希望预估时间和运行平台绑定,因为算法需要在各种不同的平台上运行。其次,我们很难获知每种操作的运行时间,这给预估过程带来了极大的难度。
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## 统计时间增长趋势
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@@ -394,6 +400,12 @@ $$
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}
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```
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=== "Rust"
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```rust title=""
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```
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相较于直接统计算法运行时间,时间复杂度分析有哪些优势和局限性呢?
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@@ -556,6 +568,12 @@ $$
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}
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=== "Rust"
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```rust title=""
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$T(n)$ 是一次函数,说明时间增长趋势是线性的,因此可以得出时间复杂度是线性阶。
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我们将线性阶的时间复杂度记为 $O(n)$ ,这个数学符号称为「大 $O$ 记号 Big-$O$ Notation」,表示函数 $T(n)$ 的「渐近上界 Asymptotic Upper Bound」。
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@@ -795,6 +813,12 @@ $$
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}
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```
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=== "Rust"
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```rust title=""
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```
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### 第二步:判断渐近上界
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**时间复杂度由多项式 $T(n)$ 中最高阶的项来决定**。这是因为在 $n$ 趋于无穷大时,最高阶的项将发挥主导作用,其他项的影响都可以被忽略。
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@@ -902,6 +926,12 @@ $$
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[class]{}-[func]{constant}
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```
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=== "Rust"
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```rust title="time_complexity.rs"
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[class]{}-[func]{constant}
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```
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### 线性阶 $O(n)$
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线性阶的操作数量相对于输入数据大小以线性级别增长。线性阶通常出现在单层循环中。
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@@ -972,6 +1002,12 @@ $$
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[class]{}-[func]{linear}
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```
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=== "Rust"
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```rust title="time_complexity.rs"
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[class]{}-[func]{linear}
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```
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遍历数组和遍历链表等操作的时间复杂度均为 $O(n)$ ,其中 $n$ 为数组或链表的长度。
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!!! question "如何确定输入数据大小 $n$ ?"
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@@ -1044,6 +1080,12 @@ $$
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[class]{}-[func]{arrayTraversal}
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```
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=== "Rust"
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```rust title="time_complexity.rs"
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[class]{}-[func]{array_traversal}
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```
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### 平方阶 $O(n^2)$
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平方阶的操作数量相对于输入数据大小以平方级别增长。平方阶通常出现在嵌套循环中,外层循环和内层循环都为 $O(n)$ ,因此总体为 $O(n^2)$ 。
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@@ -1114,6 +1156,12 @@ $$
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[class]{}-[func]{quadratic}
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```
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=== "Rust"
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```rust title="time_complexity.rs"
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[class]{}-[func]{quadratic}
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```
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以「冒泡排序」为例,外层循环执行 $n - 1$ 次,内层循环执行 $n-1, n-2, \cdots, 2, 1$ 次,平均为 $\frac{n}{2}$ 次,因此时间复杂度为 $O(n^2)$ 。
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@@ -1188,6 +1236,12 @@ $$
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[class]{}-[func]{bubbleSort}
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```
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=== "Rust"
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```rust title="time_complexity.rs"
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[class]{}-[func]{bubble_sort}
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```
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### 指数阶 $O(2^n)$
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!!! note
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@@ -1262,6 +1316,12 @@ $$
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[class]{}-[func]{exponential}
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```
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=== "Rust"
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```rust title="time_complexity.rs"
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[class]{}-[func]{exponential}
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```
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在实际算法中,指数阶常出现于递归函数。例如以下代码,不断地一分为二,经过 $n$ 次分裂后停止。
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@@ -1332,6 +1392,12 @@ $$
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[class]{}-[func]{expRecur}
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=== "Rust"
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```rust title="time_complexity.rs"
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[class]{}-[func]{exp_recur}
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### 对数阶 $O(\log n)$
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与指数阶相反,对数阶反映了“每轮缩减到一半的情况”。对数阶仅次于常数阶,时间增长缓慢,是理想的时间复杂度。
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@@ -1406,6 +1472,12 @@ $$
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[class]{}-[func]{logarithmic}
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```
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=== "Rust"
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```rust title="time_complexity.rs"
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[class]{}-[func]{logarithmic}
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```
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与指数阶类似,对数阶也常出现于递归函数。以下代码形成了一个高度为 $\log_2 n$ 的递归树。
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@@ -1476,6 +1548,12 @@ $$
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[class]{}-[func]{logRecur}
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```
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=== "Rust"
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```rust title="time_complexity.rs"
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[class]{}-[func]{log_recur}
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```
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### 线性对数阶 $O(n \log n)$
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线性对数阶常出现于嵌套循环中,两层循环的时间复杂度分别为 $O(\log n)$ 和 $O(n)$ 。
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@@ -1548,6 +1626,12 @@ $$
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[class]{}-[func]{linearLogRecur}
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```
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=== "Rust"
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```rust title="time_complexity.rs"
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[class]{}-[func]{linear_log_recur}
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### 阶乘阶 $O(n!)$
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@@ -1626,6 +1710,12 @@ $$
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[class]{}-[func]{factorialRecur}
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```
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=== "Rust"
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```rust title="time_complexity.rs"
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[class]{}-[func]{factorial_recur}
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## 最差、最佳、平均时间复杂度
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@@ -1744,6 +1834,14 @@ $$
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[class]{}-[func]{findOne}
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=== "Rust"
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```rust title="worst_best_time_complexity.rs"
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[class]{}-[func]{random_numbers}
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[class]{}-[func]{find_one}
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!!! tip
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实际应用中我们很少使用「最佳时间复杂度」,因为通常只有在很小概率下才能达到,可能会带来一定的误导性。相反,「最差时间复杂度」更为实用,因为它给出了一个“效率安全值”,让我们可以放心地使用算法。
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