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synced 2025-11-02 04:31:55 +08:00
feat: Revised the book (#978)
* Sync recent changes to the revised Word. * Revised the preface chapter * Revised the introduction chapter * Revised the computation complexity chapter * Revised the chapter data structure * Revised the chapter array and linked list * Revised the chapter stack and queue * Revised the chapter hashing * Revised the chapter tree * Revised the chapter heap * Revised the chapter graph * Revised the chapter searching * Reivised the sorting chapter * Revised the divide and conquer chapter * Revised the chapter backtacking * Revised the DP chapter * Revised the greedy chapter * Revised the appendix chapter * Revised the preface chapter doubly * Revised the figures
This commit is contained in:
@ -18,10 +18,12 @@
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- **栈帧空间**:用于保存调用函数的上下文数据。系统在每次调用函数时都会在栈顶部创建一个栈帧,函数返回后,栈帧空间会被释放。
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- **指令空间**:用于保存编译后的程序指令,在实际统计中通常忽略不计。
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在分析一段程序的空间复杂度时,**我们通常统计暂存数据、栈帧空间和输出数据三部分**。
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在分析一段程序的空间复杂度时,**我们通常统计暂存数据、栈帧空间和输出数据三部分**,如下图所示。
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相关代码如下:
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=== "Python"
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```python title=""
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@ -321,8 +323,8 @@
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观察以下代码,最差空间复杂度中的“最差”有两层含义。
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1. **以最差输入数据为准**:当 $n < 10$ 时,空间复杂度为 $O(1)$ ;但当 $n > 10$ 时,初始化的数组 `nums` 占用 $O(n)$ 空间;因此最差空间复杂度为 $O(n)$ 。
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2. **以算法运行中的峰值内存为准**:例如,程序在执行最后一行之前,占用 $O(1)$ 空间;当初始化数组 `nums` 时,程序占用 $O(n)$ 空间;因此最差空间复杂度为 $O(n)$ 。
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1. **以最差输入数据为准**:当 $n < 10$ 时,空间复杂度为 $O(1)$ ;但当 $n > 10$ 时,初始化的数组 `nums` 占用 $O(n)$ 空间,因此最差空间复杂度为 $O(n)$ 。
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2. **以算法运行中的峰值内存为准**:例如,程序在执行最后一行之前,占用 $O(1)$ 空间;当初始化数组 `nums` 时,程序占用 $O(n)$ 空间,因此最差空间复杂度为 $O(n)$ 。
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=== "Python"
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@ -459,10 +461,7 @@
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```
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**在递归函数中,需要注意统计栈帧空间**。例如在以下代码中:
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- 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 $O(1)$ 。
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- 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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**在递归函数中,需要注意统计栈帧空间**。观察以下代码:
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=== "Python"
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@ -699,6 +698,11 @@
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```
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函数 `loop()` 和 `recur()` 的时间复杂度都为 $O(n)$ ,但空间复杂度不同。
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- 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 $O(1)$ 。
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- 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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## 常见类型
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设输入数据大小为 $n$ ,下图展示了常见的空间复杂度类型(从低到高排列)。
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@ -766,14 +770,14 @@ $$
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### 对数阶 $O(\log n)$
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对数阶常见于分治算法。例如归并排序,输入长度为 $n$ 的数组,每轮递归将数组从中点划分为两半,形成高度为 $\log n$ 的递归树,使用 $O(\log n)$ 栈帧空间。
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对数阶常见于分治算法。例如归并排序,输入长度为 $n$ 的数组,每轮递归将数组从中点处划分为两半,形成高度为 $\log n$ 的递归树,使用 $O(\log n)$ 栈帧空间。
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再例如将数字转化为字符串,输入一个正整数 $n$ ,它的位数为 $\log_{10} n + 1$ ,即对应字符串长度为 $\log_{10} n + 1$ ,因此空间复杂度为 $O(\log_{10} n + 1) = O(\log n)$ 。
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## 权衡时间与空间
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理想情况下,我们希望算法的时间复杂度和空间复杂度都能达到最优。然而在实际情况中,同时优化时间复杂度和空间复杂度通常是非常困难的。
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理想情况下,我们希望算法的时间复杂度和空间复杂度都能达到最优。然而在实际情况中,同时优化时间复杂度和空间复杂度通常非常困难。
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**降低时间复杂度通常需要以提升空间复杂度为代价,反之亦然**。我们将牺牲内存空间来提升算法运行速度的思路称为“以空间换时间”;反之,则称为“以时间换空间”。
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选择哪种思路取决于我们更看重哪个方面。在大多数情况下,时间比空间更宝贵,因此“以空间换时间”通常是更常用的策略。当然,在数据量很大的情况下,控制空间复杂度也是非常重要的。
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选择哪种思路取决于我们更看重哪个方面。在大多数情况下,时间比空间更宝贵,因此“以空间换时间”通常是更常用的策略。当然,在数据量很大的情况下,控制空间复杂度也非常重要。
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