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编辑人: 青衫烟雨

calendar2025-07-25

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强化提升阶段 :数据结构与算法 - 常见算法思想与复杂度分析第 15 讲:归纳排序、查找、图遍历等算法的思想及时间空间复杂度

在数据结构与算法的备考中,归纳排序、查找以及图遍历等算法是重点内容,理解它们的思想和准确分析其时间空间复杂度对于通过考试至关重要。

一、归纳排序算法思想及复杂度分析

  1. 归纳排序包括插入排序、冒泡排序、选择排序等。
    • 插入排序:将待排序元素逐个插入到已排序序列的合适位置。学习时可以通过实际例子来理解,比如对一组成绩数据进行排序。
    • 冒泡排序:通过相邻元素的比较和交换,将最大或最小的元素逐步“浮”到序列的一端。
    • 选择排序:每次在未排序部分选择最小(或最大)的元素放到已排序部分的末尾。

时间复杂度:
- 最好情况:当输入序列已经有序时,插入排序的时间复杂度为 O(n)。
- 最坏情况:对于插入排序和冒泡排序,最坏情况是输入序列完全逆序,时间复杂度为 O(n^2);选择排序的最坏情况时间复杂度始终为 O(n^2)。
- 平均情况:一般为 O(n^2)。

空间复杂度:这三种排序算法的空间复杂度均为 O(1),因为只需要常数级别的额外空间。

学习方法:通过编写代码实现这些排序算法,观察不同输入情况下的运行时间和空间使用情况,加深对其复杂度的理解。

二、查找算法思想及复杂度分析

  1. 顺序查找:从序列的一端开始,依次与目标元素进行比较,直到找到或遍历完整个序列。

    • 时间复杂度:最坏情况和平均情况均为 O(n)。
    • 空间复杂度:O(1)。
  2. 二分查找:前提是序列有序,通过不断将搜索范围缩小一半来查找目标元素。

    • 时间复杂度:O(log n)。
    • 空间复杂度:如果是迭代实现,空间复杂度为 O(1);如果是递归实现,空间复杂度为 O(log n)。

学习方法:多做一些查找算法的练习题,比较不同查找算法在不同数据规模下的效率。

三、图遍历算法思想及复杂度分析

  1. 深度优先搜索(DFS):从起始节点出发,沿着一条路径尽可能深地访问节点,直到无法继续,然后回溯。

    • 时间复杂度:O(V + E),其中 V 是顶点数,E 是边数。
    • 空间复杂度:最坏情况下为 O(V)。
  2. 广度优先搜索(BFS):从起始节点开始,逐层访问其相邻节点。

    • 时间复杂度:O(V + E)。
    • 空间复杂度:最坏情况下为 O(V)。

学习方法:通过绘制图并手动模拟遍历过程,理解算法的执行流程和复杂度分析。

总之,在备考过程中,要深入理解这些算法的思想原理,通过大量的练习和实际案例来掌握其时间空间复杂度的分析,为考试做好充分准备。

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创作类型:
原创

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