Java教程

算法的时间复杂度比较,计算多项式的直接法和秦九韶法

本文主要是介绍算法的时间复杂度比较,计算多项式的直接法和秦九韶法,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

1.直接法:

1 double Polynomial_1(int n, double a[], double x)
2 {
3     int i;
4     double sum = 0;
5     for (i = 0; i < n; i++)
6         sum += a[i] * pow(x, i);
7     return sum;
8 }

每次循环迭代,pow函数内部都会执行i次乘法,然后一次加法,所以整体的算法复杂度为O = 1/2 * n ^ 2 + 3/2n,尽管pow函数的实现方法是利用递归优化后的,但是算法复杂度还是达到了O(nlogn)

2.秦九韶法:

1 double Polynomial_2(int n, double a[], double x)
2 {
3     int i;
4     double sum = 0;
5     for (i = n; i > 0; i--)
6         sum = a[i - 1] + x * sum;
7     return sum;
8 }

它不断提取公因式x来减少乘法的运算次数,算法复杂度为O(n);

下面介绍一个测试运行时间的函数

clock()函数可以捕捉从程序开始运行到clock()被调用时所打下的点数,在要测试的函数前后各放置一个clock()函数,利用两个clock()函数即可计算出执行一个函数所打下的点数,CLK_TCK(或者是CLOCKS_PER_SEC)是一个常量,表示一个机器时钟每秒钟所打下的点数,简单计算后即可得到测试函数的运行时间,但是因为一个函数的运行时间是在是太短了,短到时钟还来不及打下下一个点函数就运行结束了,所以我们让被测函数重复循环多次执行,即可得到特定次数下的运行时间,被测函数的运行时间的比较就可以实现了。

 1 void run(double(*f)(int, double*, double), double a[], int case_n)
 2 {
 3     //此函数用于测试被测函数(*f)的运行时间,并且根据case_n输出相应的结果
 4     //case_n是输出的函数编号,1代表Polynomial_1, 2代表Polynomial_2
 5     int i;
 6     start = clock();                //开始计时
 7     for (i = 0; i < MAXK; i++)        //重复调用函数已获得充分多的时钟打点数
 8         (*f)(MAXN, a, 1.1);
 9     stop = clock();                    //结束计时
10     duration = ((double)(stop - start)) / CLK_TCK;        //计算运行时间
11     printf("ticks %d = %f\n", case_n, (double)(stop - start));
12     printf("duration 1 = %6.2e\n", duration);
13 }

下面是主函数,设置了多项式的各项系数

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <time.h>
 3 #include <math.h>
 4 
 5 clock_t start, stop;
 6 double duration;        //记录被测函数运行的时间,以秒为单位
 7 #define MAXN 10            //多项式最大项数,最大项数加1
 8 #define MAXK 1e4    //被测函数最大重复调用次数
 9 
10 int main()
11 {
12     int i;
13     double a[MAXN];
14     for (i = 0; i < MAXN; i++)    //设置多项式的各项系数
15         a[i] = (double)i;
16 
17     run(Polynomial_1, a, 1);
18     run(Polynomial_2, a, 2);
19     return 0;
20 
21 }

根据MAXK设置不同的值,让被测函数重复循环执行相应的次数,实验结果如下

10^4:  10^5:  

10^6:   10^7:

由实验结果可以看出,秦九韶算法几乎都比普通算法快一个数量级

这篇关于算法的时间复杂度比较,计算多项式的直接法和秦九韶法的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对大家有所帮助,也希望大家多多支持为之网!