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渐进算法分析的定义(算法导论渐进记号Θ)

时间:2023-07-28 作者: 小编 阅读量: 5 栏目名: 高考资讯

注意,此处的取值不唯一,只需要找到一组即可。这个上界的阶越低,评估越精确,越有价值。若存在正数c和,使得对一切,都有成立,则称f的渐进的下界是g,记作。例如,设,则f=Ω,取c=1,n_0=1即可f=Omega(n^2),取c=1,n_0=1即可f=Omega(n^3),取c=1,n_0=1即可,显然,O(n^3)作为上界更为精确。通俗理解为f低于g的阶。注意:这里定义中的c不再是存在量词而是全称量词,并且f取不到cg六、非渐进紧确下界:ω定义1:定义1:设f和g是定义域为自然数集N上的函数。

一、读音及其含义

我们首先来明确一波这几个符号的读音和具体的含义:

  • Θ:大Theta,渐进紧界,可类比于等号(=)
  • O:字母大O,渐进上界,可类比于小于等于(<=)
  • Ω:大Omega,渐进下界,可类比于大于等于(>=)
  • o:字母小o,非渐进紧确上界,可类比于小于(<)
  • ω:小omega,非渐进紧确下界,可类比于大于(>)
二、渐进紧界记号:Θ

定义:存在正常数,,使得对于所有的时,有,则f(n)属于集合,记作。作为代替,我们通常记。

f(n) = Θ(g(n))

假设算法A的运行时间表达式为:

假设算法B的运行时间表达式为:

当问题规模足够大的时候,例如n=100万,算法的运行时间将主要取决于时间表达式的第一项,其它项的执行时间只有它的几十万分之一,可以忽略不计。第一项的常数系数,随着n的增大,对算法的执行时间也变得不重要了。

所以,算法A的运行时间可以记为:;

算法B的运行时间可以记为:。

可以代入定义进行验证:(以为例)

此时,我们只需要取满足条件的即可,很容易找到,即当时,有,满足定义。注意,此处的取值不唯一,只需要找到一组即可。

三、渐进上界记号:O

定义:设f(n)和g(n)是定义域为自然数集N上的函数。若存在正数c和,使得对一切,都有成立,则称f(n)的渐进上界是g(n),记作。通俗的说n满足一定条件范围内,函数f(n)的阶不高于函数g(n)。

f(n) = O(g(n))

根据符号O的定义,用它评估算法的负载得到的桌子是问题规模充分大事件的一个上界。这个上界的阶越低,评估越精确,越有价值。

例如,设,则

即可

即可,显然,作为上界更为精确,更有价值。

这里我们似乎就得到了Θ和O之间的关系,没错,那就是,我们可以由,可以看到这是一个不可逆的过程,也就是说,只能由推出,不能逆向推导。

四、渐进下界记号:Ω

定义:设f(n)和g(n)是定义域为自然数集N上的函数。若存在正数c和,使得对一切,都有成立,则称f(n)的渐进的下界是g(n),记作。通俗的说n满足一定条件范围内,函数f(n)的阶不低于函数g(n)。

f(n) = Ω(g(n))

根据符号Ω的定义,用它评估算法的负载得到的桌子是问题规模充分大事件的一个下界。这个下界的阶越高,评估越精确,越有价值。

例如,设,则

f(n) = Ω(n),取c=1,n_0=1即可

f(n) = Omega(n^2),取c=1,n_0=1即可

f(n) =Omega(n^3),取c=1,n_0=1即可,显然,O(n^3)作为上界更为精确。

这里我们似乎就得到了Θ和Ω之间的关系,没错,那就是,我们可以由,可以看到这是一个不可逆的过程,也就是说,只能由推出,不能逆向推导。

定理:当且仅当有f(n) = Ω(g(n))且f(n) = O(g(n)),可以推出f(n) = Θ(g(n))。

这就给我们一个1思路,我们直接求Θ,直接找可能会很困难,此时我们可以通过求渐进上界,渐进下界来确定渐进紧界。

五、非渐进紧确上界:o

定义1:定义1:设f(n) 和g(n) 是定义域为自然数集N上的函数。若对于任意正数c,都存在,使得对一切,都有成立,则称f(n)的渐进非紧确上界是g(n),记作。通俗的说n满足一定条件范围内,函数f(n)的阶低于函数g(n)。

定义2:设f(n)和g(n)是定义域为自然数集合的函数。如果 ,那么。通俗理解为f(n)低于g(n)的阶。

注意:这里定义中的c不再是存在量词而是全称量词,并且f(n)取不到cg(n)

六、非渐进紧确下界:ω

定义1:定义1:设f(n) 和g(n) 是定义域为自然数集N上的函数。若对于任意正数c,都存在,使得对一切,都有成立,则称f(n)的渐进非紧确下界是g(n),记作。通俗的说n满足一定条件范围内,函数f(n)的阶高于函数g(n)。

定义2:设f(n)和g(n)是定义域为自然数集合的函数。如果 ,那么。通俗理解为f(n)高于g(n)的阶。

注意:这里定义中的c不再是存在量词而是全称量词,并且f(n)取不到cg(n)

七、渐进记号之间的关系

记号

含义

通俗理解

Θ

紧确界

=

O

紧确上界

o

非紧的上界

<

Ω

紧确下界

ω

非紧确的下界

>

Θ、O、Ω、o、ω关系图

八、参考资料

1.算法导论 殷建平 译机械工业出版社

2.算法设计与分析 屈婉玲著

3.算法设计与分析 王秋芬吕聪颖著

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