java 下面递归函数的时间复杂度是多少

1mrurvl1  于 2023-02-20  发布在  Java
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下面的递归函数的时间复杂度是多少?
我正在使用下面的T(n),但不确定是否为此函数创建了正确的方程
T(n)=T(n-1)+n -〉o(n^2)

public static int test2(int n){
    if(n<=0){
        return 0;
    }
    for(int i =0; i<=n; i++){
        for(int j =0; j<=n; j++){
            System.out.println(" in here " + i + j);
        }
        test2(n-1);
    }
    return 1;
}
gwbalxhn

gwbalxhn1#

我认为功能是:T(n)=n(T(n-1))+n^2

b5lpy0ml

b5lpy0ml2#

O(n^2)单个非终止递归调用的时间复杂度,但不是总的时间复杂度。
每个调用test(n),如果它没有命中递归的Base case,则创建递归调用的n + 1分支。
例如,如果n = 2。递归调用树将是:

t(2)
           /    |   \
          /     |    \
      t(1)     t(1)   t(1)
      /  \     /  \    /  \
  t(0) t(0) t(0) t(0) t(0) t(0)

所以调用test(2)会导致9递归调用,如果我们调用test(3),它会派生40递归调用。
基本上我们有:

(n) * (n + 1 - 1) * (n + 1 - 2) * (n + 1 - 3) * ... until `n` doesn't turn to 1

这类似于阶乘,如果我们忽略+1,那么它大概是n!个递归调用,每个递归调用的时间复杂度都是O(n^2)
因此,总体时间复杂度可以表示为:

O(n^2 * n!)
2skhul33

2skhul333#

这是一个相当复杂的函数。让我们从下往上看,也许我们能看到一些东西。

T(0) = 1
T(1) = 2 * (2 + T(0)) = 2 * (2 + 1) = 2 * 3 = 6
T(2) = 3 * (3 + T(1)) = 3 * (3 + 6) = 2 * 9 = 27
T(3) = 4 * (4 + T(2)) = 4 * (4 + 27) = 4 * 31 = 124

如果我们以不同的方式展开

T(1) = 2 * (2 + T(0))
T(2) = 3 * (3 + 2 * (2 + T(0)))
T(3) = 4 * (4 + T(2)) = 4 * (4 + 3 * (3 + 2 * (2 + T(0))))
...
T(n) = (n+1) * (n+1 + T(n)) = (n+1) * (n+1 + n * (n + T(n -1))) =
(n+1) * (n+1 + n * (n + (n-1) * ((n-1) + T(n-2))))

如果我们打开T(n)的圆括号

T(n) = (n+1)^2 + (n+1)n*(n + T(n-1)) = (n+1)^2 + (n+1)n^2 + (n+1)n(n-1)*((n-1) + T(n-1)) = ... 
= (n+1)^2 + (n+1)n^2 + ... + (n+1)n(n-1)...2^2 + (n+1)! = Sum[iProduct[j,{j,i,n}],{i,2,n}] + (n+1)!

(我用wolfram alpha做加法,我希望这是正确的)
从最后的和中我们可以看到,和中最大的元素是(n+1)!,其他的元素都比较小,所以我们可以忽略它们,而且+1也是没有意义的,所以我们也可以忽略它,最终的结果是你的递归函数是o(n!)
如果有人问为什么是n+1,那是因为循环条件是i<=n而不是i < n。而且我已经很多年没有做过这种类型的分析了,我希望我没有犯任何重大错误。

jm81lzqq

jm81lzqq4#

将操作替换为所需的时间,可以建立以下重复:

T(0) = C0
T(n) =
    Σ{i=0..n}
        Σ{j=0..n}
            C1
        +
        T(n-1)
    + C2

这可以重写

T(n) = (n+1).((n+1).C1 + T(n-1)) + C2 = (n+1).T(n-1) + (n+1)².C1 + C2

这个递推式的精确解是一个技术性很强的问题,通过求解齐次方程,我们得到解C.(n+1)!,通过改变系数,我们设置

T(n) = (n+1)!.U(n)

然后

(n+1)!.U(n) = (n+1).n!.U(n-1) + C1.(n+1)² + C2

U(n) = U(n-1) + C1/(n-2)! + 2C1/(n-1)! + C2/(n+1)!

我们认识到e的截断级数,它很快收敛到一个常数

T(n) ~ C(n+1)! = O((n+1)!)
xe55xuns

xe55xuns5#

您的T(n)公式不正确,应为:

T(n) = n * (T (n-1) + n)

原因是你有n次迭代,每次迭代(这就是乘积的来源),你都要做一次递归,所以基本上你会得到:

T(n)   =  n    * T(n-1) +  n^2
T(n-1) = (n-1) * T(n-2) + (n-1)^2
T(n-2) = (n-2) * T(n-3) + (n-2)^2
.
.
.
T(2)   =  2    * T(1) + 2^2
T(1)   =  1    * T(0) + 1^2

其中T(0)= 1基本上给出了你的定义,所以现在通过一些重新排序和乘法,你会得到:

T (n) = n^2 + n*((n-1)^2) + n*(n-1)*((n-2)^2) + ... + n*(n-1)*(n-2)*(n-3)*...*(n-(n-3))*(2^2) + (2 * n!)

最后2 * n!原因是T(1)= 2,通过乘法得到系数n!。(该过程基本上从T(n-1)开始,将方程乘以n并将其加到T的方程中(n)你去掉T(n-1)。但是你现在有TT方程中的(n-2)(n)所以重复这个过程)所以我认为(但不确定)时间复杂度将是n!而不是n^2,我希望这是有帮助的。

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