以下c语言函数时间复杂度是(c++代码实现中时间复杂度的不断优化)
导读:先来介绍一下时间复杂度: 同一问题可用不同算法解决,而一个算法的质量优劣将影响到算法乃至程序的效率。算法分析的目的在于选择合适算法和改进算法。...
先来介绍一下时间复杂度:
同一问题可用不同算法解决 ,而一个算法的质量优劣将影响到算法乃至程序的效率 。算法分析的目的在于选择合适算法和改进算法 。
计算机科学中 ,算法的时间复杂度是一个函数 ,它定量描述了该算法的运行时间。这是一个关于代表算法输入值的字符串的长度的函数 。时间复杂度常用大O符号表述 ,不包括这个函数的低阶项和首项系数 。使用这种方式时 ,时间复杂度可被称为是渐近的 ,它考察当输入值大小趋近无穷时的情况 。
时间复杂度的优化通常在暴力枚举中尤为重要 ,或许O(n*n)会得零分但是O(n*logn)可以得满分 ,所以在编写程序过程中我们要优先考虑时间较短的算法(洛谷里最绝望的就是看到TLE ,这意味着代码要重新编写) 。总之有快方法用上绝对没问题,除非NOIP时间不够可以快速写一段骗(拿)一些分数 。
下面以洛谷P2241 统计方形(数据加强版)为例讲解一下具体如何不断优化程序的时间复杂度:
例10.1 (洛谷 P2241 , NOIP1997 普及组 加强)
有一个 n×m(n, m ≤ 5000) 的棋盘 ,求其方格包含多少个(四边平 行于坐标轴的)正方形和长方形 。
本题中, 长方形中不包括正方形 。
样例解释: 如图 ,正方形一共 8 个 ,长方形 10 个 正方形中,边长为 1 的 6 个 ,边长为 2 的 2 个;
长方形中 , 1 ×2 的 4 个 , 1 ×3 的 2 个 , 2 × 1 的 3 个 , 2 ×3 的 1个 。
思路1:用四重循环 ,直接枚举 4 个参数 ,即两横边两竖边:
通过左上角和右下角的顶点进行枚举 ,如果长度相等就是正方形 ,否则就是长方形 。
所以,这样可以保证不重复地遍历所有的方形。
根据循环的范围可知 ,我们也没有遗漏任何的方形 。
时间复杂度O(n2 m2 ) ……似乎有点慢 。
但是至少 , 答案正确了。
为什么是 x2 从 x1+1 开始, y2 从 y1+1 开始枚举?
• 如果 x1 > x2 , 那么 x1 就不再是左侧了 , x2 才是左侧 (左图)
• 如果 x1 = x2, 那么无法构成长方形 , 退化为一根线段 (中图)(就是那根消失的线段)
• 只有 x1 < x2 , 才能正常构成长方形(右图) 。
y1 、y2 同理
思路 2: 以下左图中的点 (3, 4)为例(左下角为原点) 。
位于同一对角线 (图中虚线)上所有点均可构成正方形。
除自身所在行列外 ,所有其它点均可与其构成长方形;故直接得 长方形数为 nm – 正方形数 。
从右图可以看出 , 每一个长/正方形均被其 4 个顶点各计算一次 。 因此 ,最终答案需要除以 4 。
斜线上的格点个数为多少呢?
若顶点在长方形顶点 ,格点个数为长方形的短边长 ,即 min(n,m) 。
否则 ,以顶点为界分为4份 。
每份都这样计算 ,得到正方形个数: min x, y + min n − x, y + min x, m − y + min(n − x, m − y)
因此, 枚举(x, y)后 ,可在 O(1) 时间内计算答案 ,求和 。 总时间复杂度 O(nm),直接优化掉一个 O(nm)
1 //枚举一个点构成的所有矩形 ,统计结果除4 时间复杂度O(n*m)
2 #include<bits/stdc++.h>
3 using namespace std;
4 typedef long long LL; //LL是已经定义好的long long
5 int main(){
6 int n,m;
7 LL squ=0,rec=0;
8 cin>>n>>m;
9 for(int x=0;x<=n;x++)
10 for(int y=0;y<=m;y++){
11 LL tmp=min(x,y)+min(n-x,y)+min(x,m-y)+min(n-x,m-y);//对角线的正方形枚举方式
12 squ+=tmp;
13 rec+=n*m-tmp;
14 }
15 cout<<squ/4<<" "<<rec/4<<endl;//四个顶点算了四次 ,所以要除4输出
16 return 0;
17 }
还能不能更快呢?
思路 3:每一个长方形重复了4次 。能否不重复呢?
结合思路 1可知, 只需考虑右上角为 (x, y) 的情况 ,因此计算斜线 上的顶点时 , 只需要向左下角一个方向拓展!
(先算 4 个方向 , 再除以 4 ,可谓是画蛇添足啊…… )
1 //枚举右下角顶点 时间复杂度O(n*m)
2 #include<bits/stdc++.h>
3 using namespace std;
4 typedef long long LL;
5 int main(){
6 int n,m;
7 LL squ=0,rec=0;
8 cin>>n>>m;
9 for(int x=0;x<=n;x++)
10 for(int y=0;y<=m;y++){
11 LL tmp=min(x,y);
12 squ+=tmp;
13 rec+=x*y-tmp;
14 }
15 cout<<squ<<" "<<rec<<endl;
16 return 0;
17 }
当然 ,这里选择固定其它角也是等价的 ,但是固定右上角最简单 。
注意:这里的原点是在左下角 , 列是 x ,行是 y 。
如果选择左上角 作为原点 , 那么枚举的就是长方形右下角。
思路4:枚举边长 (a, b) 。题目变为在 n × m 的长方形中能放置多少 个 a×b 的方形 。
注意 a 、b 有序, a×b 和 b×a 不等价。
• n 列中选连续 a 列:[1,a],[2,a+1], … ,[n-a+1,n] ,共 n-a+1 种可能 。
• m 行中选连续 b 行构成方形 , 同理有 m-b+1 种情况 。 所以 n × m 的长方形中可容纳 (n-a+1)×(m-b+1) 个 a×b 的矩形。
对于边长 k, 只有长等于宽 , 才能构成正方形;其余均为长方形 。
如果 a=b , 就计入正方形 。 使用循环枚举 a 、b, 累加求和即可
1 //枚举两条边 时间复杂度O(n*m)
2 #include<bits/stdc++.h>
3 using namespace std;
4 typedef long long LL;
5 int main(){
6 int n,m;
7 LL squ=0,rec=0;
8 cin>>n>>m;
9 for(int a=1;a<=n;a++)
10 for(int b=1;b<=m;b++)
11 if(a==b)
12 squ+=(n-a+1)*(m-b+1);
13 else
14 rec+=(n-a+1)*(m-b+1);
15 cout<<squ<<" "<<rec<<endl;
16 return 0;
17 }
还可以再快!!!
思路 5:沿用刚才乘法原理的思想 ,枚举量还可进一步减少?
在 n × m 的长方形中的矩形个数 , 等价于在 m+1 条行线中选首尾 2 行 、在 n+1 条列线中选首尾 2 列所围成的方形数目!
在 n+1 列中选 2 列线围长方形 ,左列 n+1 种情况 ;右线列不能和 左列线重复 , 只有 n 种情况 ,将他们乘起来 。
由于重复统计 (左右和右左) ,要除以2 ,有 1/2n(n + 1) 种可能 。 同理 ,行有 1/2m(m + 1) 种可能 。一共1/4 m(m + 1) n (n+1)矩形 。
借助思路4 , 去掉其中的正方形 。时间复杂度降到 O(min(m, n)) 。
1 //枚举一条边 时间复杂度:O(n)
2 #include<bits/stdc++.h>
3 using namespace std;
4 typedef long long LL;
5 int main(){
6 int n,m;
7 LL squ=0,rec=0;
8 cin>>n>>m;
9 for(int a=1;a<=min(n,m);a++)
10 squ+=(n-a+1)*(m-a+1);
11 rec=(n+1)*n*(m+1)*m/4-squ;
12 cout<<squ<<" "<<rec<<endl;
13 return 0;
14 }
写出这样的代码还需要担心不能AC吗?
完结撒花!!!
码字不易,点个赞再走吧 。
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