算法打基础——符号&递归解法

第二节 算法复杂度分析的的基本符号及 递归关系式下的复杂度解法

这次的主要知识点是：

1.各种复杂度符号  2.递归复杂度解法： 分为三种 替换法(猜！)   递归树法    主定理

1各种复杂度符号

big O definition:

O(g(n))= { f(n) : there exist constants c>0, n₀>0 such that 0<=f(n)<=cg(n) for all n>=n_0}

big Ω definition:

Ω(g(n))= { f(n): there exist constants c>0, n₀>0 such that 0<=cg(n)<=f(n) for all n>=n0}

big Θ definition:

Θ(g(n)) = O(g(n)) ∩Ω(g(n))

some small notation

small o definition:

ο(g(n))= { f(n) : for any constant c>0, there is a constant n₀>0 such that 0<=f(n)<cg(n) for all n>=n₀}

small ω definiton:

ω(g(n))= { f(n): for any constant c>0, there is a constant n₀>0 such that 0<=cg(n)<f(n) for all n>=n₀}

2 递归求解

递归的求解方法在教程中提到了3种： 替换法、递归树 和 主定理(叫主定理是因为它是主要用到的定理)

下面分别讲这三个定理：

替换法：其重要的过程就是猜，假设！ 假设一个复杂度，然后进行证明

其过程是： 1. 猜 解的形式

　　　　    2. 通过归纳法 验证

　　　　　 3. 得出使解真正有效的常数

解法的一个例子见我的算法笔记，里面有详细的推导。

递归树： 递归树方法并不是一个严格的证明，只是一种启发性的思路。它可以作为替换法的猜测的来源

上一节就有一个递归树的例子，这一节在给出一个更复杂的例子：

解： T(n) = T(n/4)+T(n/2)+n²:

主定理： 主定理是非常重要的.他可以解决很多递归问题，但是也没有完全覆盖所有的情况。它分为三种

情况，需要记好多东西。。。

主定理是应用到下面形式的递归上的：

T(n) = aT(n/b)+f(n), 其中 a>=1,b>1：

比较f(n)和n^log_ba   根据比较的情况分为三种情况：

1. f(n) = O(n^log_ba-ε) for 某个常数ε>0.

这个条件是指 f(n) 以  n^log_ba 比是多项式级别慢的

其解为： T(n) = Θ(n^log_ba)

2. f(n)=Θ(n^log_balg^kn) 对常数k>=0.

这个条件是指f(n)和 n^log_ba是以相似的速度在增长的

其解为： T(n)=Θ(nlog_balg^k+1n).

3. f(n)= Ω(n^log_ba+ε)  for 某个常数ε>0.

这个条件是指f(n)增长的比 n^log_ba快

而且！需要f(n)满足一个正则条件：af(n/b)<=cf(n) for 某常数c<1

其解为：T(n)=Θ(f(n))

主定理可以通过递归树很好的理解与证明！比如 第三种情况那个正则条件怎么来的等。

然后我们来通过递归树来分析一下主定理：