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Yudong Jin
2023-02-01 22:03:04 +08:00
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commit 7ce7386bab
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@ -202,6 +202,12 @@ comments: true
}
```
=== "Zig"
```zig title=""
```
## 2.3.2. 推算方法
空间复杂度的推算方法和时间复杂度总体类似,只是从统计“计算操作数量”变为统计“使用空间大小”。与时间复杂度不同的是,**我们一般只关注「最差空间复杂度」**。这是因为内存空间是一个硬性要求,我们必须保证在所有输入数据下都有足够的内存空间预留。
@ -301,6 +307,12 @@ comments: true
}
```
=== "Zig"
```zig title=""
```
**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()` 在运行中会同时存在 $n$ 个未返回的 `recur()` ,从而使用 $O(n)$ 的栈帧空间。
=== "Java"
@ -452,6 +464,12 @@ comments: true
}
```
=== "Zig"
```zig title=""
```
## 2.3.3. 常见类型
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)
@ -622,6 +640,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title="space_complexity.zig"
```
### 线性阶 $O(n)$
线性阶常见于元素数量与 $n$ 成正比的数组、链表、栈、队列等。
@ -754,6 +778,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title="space_complexity.zig"
```
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。
=== "Java"
@ -844,6 +874,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title="space_complexity.zig"
```
![space_complexity_recursive_linear](space_complexity.assets/space_complexity_recursive_linear.png)
<p align="center"> Fig. 递归函数产生的线性阶空间复杂度 </p>
@ -961,6 +997,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title="space_complexity.zig"
```
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 $\frac{n}{2}$ ,因此总体使用 $O(n^2)$ 空间。
=== "Java"
@ -1058,6 +1100,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title="space_complexity.zig"
```
![space_complexity_recursive_quadratic](space_complexity.assets/space_complexity_recursive_quadratic.png)
<p align="center"> Fig. 递归函数产生的平方阶空间复杂度 </p>
@ -1166,6 +1214,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title="space_complexity.zig"
```
![space_complexity_exponential](space_complexity.assets/space_complexity_exponential.png)
<p align="center"> Fig. 满二叉树下的指数阶空间复杂度 </p>

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@ -175,6 +175,12 @@ comments: true
}
```
=== "Zig"
```zig title="leetcode_two_sum.zig"
```
### 方法二:辅助哈希表
时间复杂度 $O(N)$ ,空间复杂度 $O(N)$ ,属于「空间换时间」。
@ -337,3 +343,9 @@ comments: true
return [0]
}
```
=== "Zig"
```zig title="leetcode_two_sum.zig"
```

View File

@ -153,6 +153,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title=""
```
但实际上, **统计算法的运行时间既不合理也不现实**。首先,我们不希望预估时间和运行平台绑定,毕竟算法需要跑在各式各样的平台之上。其次,我们很难获知每一种操作的运行时间,这为预估过程带来了极大的难度。
## 2.2.2. 统计时间增长趋势
@ -357,6 +363,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title=""
```
![time_complexity_first_example](time_complexity.assets/time_complexity_first_example.png)
<p align="center"> Fig. 算法 A, B, C 的时间增长趋势 </p>
@ -503,6 +515,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title=""
```
$T(n)$ 是个一次函数,说明时间增长趋势是线性的,因此易得时间复杂度是线性阶。
我们将线性阶的时间复杂度记为 $O(n)$ ,这个数学符号被称为「大 $O$ 记号 Big-$O$ Notation」代表函数 $T(n)$ 的「渐近上界 asymptotic upper bound」。
@ -725,6 +743,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title=""
```
### 2) 判断渐近上界
**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,最高阶的项将处于主导作用,其它项的影响都可以被忽略。
@ -887,6 +911,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title="time_complexity.zig"
```
### 线性阶 $O(n)$
线性阶的操作数量相对输入数据大小成线性级别增长。线性阶常出现于单层循环。
@ -1000,6 +1030,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title="time_complexity.zig"
```
「遍历数组」和「遍历链表」等操作,时间复杂度都为 $O(n)$ ,其中 $n$ 为数组或链表的长度。
!!! tip
@ -1132,6 +1168,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title="time_complexity.zig"
```
### 平方阶 $O(n^2)$
平方阶的操作数量相对输入数据大小成平方级别增长。平方阶常出现于嵌套循环,外层循环和内层循环都为 $O(n)$ ,总体为 $O(n^2)$ 。
@ -1280,6 +1322,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title="time_complexity.zig"
```
![time_complexity_constant_linear_quadratic](time_complexity.assets/time_complexity_constant_linear_quadratic.png)
<p align="center"> Fig. 常数阶、线性阶、平方阶的时间复杂度 </p>
@ -1500,6 +1548,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title="time_complexity.zig"
```
### 指数阶 $O(2^n)$
!!! note
@ -1675,6 +1729,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title="time_complexity.zig"
```
![time_complexity_exponential](time_complexity.assets/time_complexity_exponential.png)
<p align="center"> Fig. 指数阶的时间复杂度 </p>
@ -1776,6 +1836,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title="time_complexity.zig"
```
### 对数阶 $O(\log n)$
对数阶与指数阶正好相反,后者反映“每轮增加到两倍的情况”,而前者反映“每轮缩减到一半的情况”。对数阶仅次于常数阶,时间增长得很慢,是理想的时间复杂度。
@ -1911,6 +1977,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title="time_complexity.zig"
```
![time_complexity_logarithmic](time_complexity.assets/time_complexity_logarithmic.png)
<p align="center"> Fig. 对数阶的时间复杂度 </p>
@ -2011,6 +2083,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title="time_complexity.zig"
```
### 线性对数阶 $O(n \log n)$
线性对数阶常出现于嵌套循环中,两层循环的时间复杂度分别为 $O(\log n)$ 和 $O(n)$ 。
@ -2153,6 +2231,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title="time_complexity.zig"
```
![time_complexity_logarithmic_linear](time_complexity.assets/time_complexity_logarithmic_linear.png)
<p align="center"> Fig. 线性对数阶的时间复杂度 </p>
@ -2305,6 +2389,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title="time_complexity.zig"
```
![time_complexity_factorial](time_complexity.assets/time_complexity_factorial.png)
<p align="center"> Fig. 阶乘阶的时间复杂度 </p>
@ -2692,6 +2782,12 @@ $$
}
```
=== "Zig"
```zig title="worst_best_time_complexity.zig"
```
!!! tip
我们在实际应用中很少使用「最佳时间复杂度」,因为往往只有很小概率下才能达到,会带来一定的误导性。反之,「最差时间复杂度」最为实用,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。