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Java均攤復(fù)雜度和防止復(fù)雜度的震蕩原理分析

瀏覽:7日期:2022-09-04 16:39:16

本文實例講述了Java均攤復(fù)雜度和防止復(fù)雜度的震蕩。分享給大家供大家參考,具體如下:

關(guān)于上一節(jié)封裝數(shù)組的簡單復(fù)雜度分析方法中我們對添加操作的時間復(fù)雜度歸結(jié)為O(n)是考慮了擴容操作(resize)在內(nèi)的。就addLast(e)操作而言,時間復(fù)雜度為O(1),在考慮最壞情況下,每次添加均會觸發(fā)擴容操作,需要移動n個元素,因此此時addLast操作的時間復(fù)雜度為O(n)。

(1)addLast(e)均攤時間復(fù)雜度分析

Java均攤復(fù)雜度和防止復(fù)雜度的震蕩原理分析

resize(n) O(n)

假設(shè)當(dāng)前capacity=8,并且每一次添加操作都使用addLast方法

Java均攤復(fù)雜度和防止復(fù)雜度的震蕩原理分析

17次基本操作包括:9次添加操作,8次轉(zhuǎn)移操作。均攤每次addLast操作進行大約兩次基本操作:

平均值為:17/9≈ 2。

假設(shè)capacity=n,n+1次addLast操作,觸發(fā)resize,總共進行了2n+1=(n+1)+ n次基本操作;

均攤每次addLast操作進行大約兩次基本操作:

平均值為: 2n+1 / n+1 ≈ 2

結(jié)論:因此addLast均攤時間復(fù)雜度為O(1),均攤時間復(fù)雜度會比最壞情況有意義,因為一般情況下resize不會每一次都會觸發(fā),因此可以分?jǐn)偟狡渌厦妗?/b>同理,removeLast操作均攤時間復(fù)雜度也是O(1)

(1)addLast(e)和removeLast(e)復(fù)雜度震蕩分析

設(shè)數(shù)組的容量為n,此時數(shù)組中的個數(shù)為n個,此時我們向數(shù)組中添加一個元素,則會觸發(fā)擴容操作;然后在從數(shù)組中刪除一個元素時又會重新觸發(fā)縮容操作,這樣反復(fù)執(zhí)行都會耗費O(n)的復(fù)雜度,導(dǎo)致復(fù)雜度震蕩。

演示如下:

第一次執(zhí)行addLast(e)時間復(fù)雜度:O(n)

Java均攤復(fù)雜度和防止復(fù)雜度的震蕩原理分析

第二次執(zhí)行removeLast(e)時間復(fù)雜度:O(n)

Java均攤復(fù)雜度和防止復(fù)雜度的震蕩原理分析

第三次執(zhí)行addLast(e)時間復(fù)雜度:O(n)

Java均攤復(fù)雜度和防止復(fù)雜度的震蕩原理分析

第四次執(zhí)行removeLast(e)時間復(fù)雜度:O(n)

Java均攤復(fù)雜度和防止復(fù)雜度的震蕩原理分析

產(chǎn)生復(fù)雜度震蕩的原因為:removeLast時resize過于著急(Eager)。

解決辦法為:Lazy(remove延遲執(zhí)行resize)

容量2n,size=n+1時:

Java均攤復(fù)雜度和防止復(fù)雜度的震蕩原理分析

容量2n,size=n時,進行縮容1/2:

Java均攤復(fù)雜度和防止復(fù)雜度的震蕩原理分析

容量2n,size=1/4*2n,進行縮容1/2 :

Java均攤復(fù)雜度和防止復(fù)雜度的震蕩原理分析

Java均攤復(fù)雜度和防止復(fù)雜度的震蕩原理分析

當(dāng)size==capacity/4時,才將capacity減半。

現(xiàn)在我們來進一步改進我們的程序代碼:

Java均攤復(fù)雜度和防止復(fù)雜度的震蕩原理分析

//從數(shù)組中刪除index位置的元素,返回刪除的元素 public E remove(int index) { //1.判斷索引的選擇是否合法 if (index < 0 || index > size) throw new IllegalArgumentException('您選擇的位置不合法'); //2.先存儲需要刪除的索引對應(yīng)的值 E ret = data[index]; //將索引為index之后(index)的元素依次向前移動 for (int i = index + 1; i < size; i++) { //3.執(zhí)行刪除--實質(zhì)為索引為index之后(index)的元素依次向前移動,將元素覆蓋 data[i - 1] = data[i]; } //4.維護size變量 size--; // loitering objects != memory leak 手動釋放內(nèi)存空間 data[size] = null; //縮容操作 if (size == data.length / 4 && data.length != 0) { resize(data.length / 2); } //5.返回被刪除的元素 return ret; }

到此我們完成了一個比較完善的動態(tài)數(shù)組的封裝。

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希望本文所述對大家java程序設(shè)計有所幫助。

標(biāo)簽: Java
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