diff options
Diffstat (limited to 'ru-ru/asymptotic-notation-ru.html.markdown')
-rw-r--r-- | ru-ru/asymptotic-notation-ru.html.markdown | 225 |
1 files changed, 225 insertions, 0 deletions
diff --git a/ru-ru/asymptotic-notation-ru.html.markdown b/ru-ru/asymptotic-notation-ru.html.markdown new file mode 100644 index 00000000..7fd02c47 --- /dev/null +++ b/ru-ru/asymptotic-notation-ru.html.markdown @@ -0,0 +1,225 @@ +---
+category: Algorithms & Data Structures
+name: Asymptotic Notation
+contributors:
+ - ["Jake Prather", "http://github.com/JakeHP"]
+ - ["Divay Prakash", "http://github.com/divayprakash"]
+translators:
+ - ["pru-mike", "http://github.com/pru-mike"]
+lang: ru-ru
+---
+
+# О-символика
+
+## Что это такое?
+
+О-символика, или асимптотическая запись, — это система символов, позволяющая
+оценить время выполнения алгоритма, устанавливая зависимость времени выполнения
+от увеличения объёма входных данных. Она также известна как оценка
+сложности алгоритмов. Станет ли алгоритм невероятно медленным, когда
+объём входных данных увеличится? Будет ли алгоритм выполняться достаточно быстро,
+если объём входных данных возрастёт? О-символика позволяет ответить на эти
+вопросы.
+
+## Можно ли по-другому найти ответы на эти вопросы?
+
+Один способ — это подсчитать число элементарных операций в зависимости от
+различных объёмов входных данных. Хотя это и приемлемое решение, тот объём
+работы, которого оно потребует, даже для простых алгоритмов делает его
+использование неоправданным.
+
+Другой способ — это измерить, какое время алгоритм потребует для завершения на
+различных объёмах входных данных. В то же время, точность и относительность
+этого метода (полученное время будет относиться только к той машине, на которой
+оно вычислено) зависит от среды выполнения: компьютерного аппаратного
+обеспечения, мощности процессора и т.д.
+
+## Виды О-символики
+
+В первом разделе этого документа мы определили, что О-символика
+позволяет оценивать алгоритмы в зависимости от изменения размера входных
+данных. Представим, что алгоритм — это функция f, n — размер входных данных и
+f(n) — время выполнения. Тогда для данного алгоритма f с размером входных
+данных n получим какое-то результирующее время выполнения f(n).
+Из этого можно построить график, где ось y — время выполнения, ось x — размер входных
+данных, а точки на графике — это время выполнения для заданного размера входных
+данных.
+
+С помощью О-символики можно оценить функцию или алгоритм
+несколькими различными способами. Например, можно оценить алгоритм исходя
+из нижней оценки, верхней оценки, тождественной оценки. Чаще всего встречается
+анализ на основе верхней оценки. Как правило не используется нижняя оценка,
+потому что она не подходит под планируемые условия. Отличный пример — алгоритмы
+сортировки, особенно добавление элементов в древовидную структуру. Нижняя оценка
+большинства таких алгоритмов может быть дана как одна операция. В то время как в
+большинстве случаев добавляемые элементы должны быть отсортированы
+соответствующим образом при помощи дерева, что может потребовать обхода целой
+ветви. Это и есть худший случай, для которого планируется верхняя оценка.
+
+### Виды функций, пределы и упрощения
+
+```
+Логарифмическая функция — log n
+Линейная функция — an + b
+Квадратичная функция — an^2 + bn +c
+Степенная функция — an^z + . . . + an^2 + a*n^1 + a*n^0, где z — константа
+Показательная функция — a^n, где a — константа
+```
+
+Приведены несколько базовых функций, используемых при определении сложности в
+различных оценках. Список начинается с самой медленно возрастающей функции
+(логарифм, наиболее быстрое время выполнения) и следует до самой быстро
+возрастающей функции (экспонента, самое медленное время выполнения). Отметим,
+что в то время, как «n», или размер входных данных, возрастает в каждой из этих функций,
+результат намного быстрее возрастает в квадратичной, степенной
+и показательной по сравнению с логарифмической и линейной.
+
+Крайне важно понимать, что при использовании описанной далее нотации необходимо
+использовать упрощённые выражения.
+Это означает, что необходимо отбрасывать константы и слагаемые младших порядков,
+потому что если размер входных данных (n в функции f(n) нашего примера)
+увеличивается до бесконечности (в пределе), тогда слагаемые младших порядков
+и константы становятся пренебрежительно малыми. Таким образом, если есть
+константа, например, размера 2^9001 или любого другого невообразимого размера,
+надо понимать, что её упрощение внесёт значительные искажения в точность
+оценки.
+
+Т.к. нам нужны упрощённые выражения, немного скорректируем нашу таблицу...
+
+```
+Логарифм — log n
+Линейная функция — n
+Квадратичная функция — n^2
+Степенная функция — n^z, где z — константа
+Показательная функция — a^n, где a — константа
+```
+
+### О Большое
+О Большое, записывается как **О**, — это асимптотическая запись для оценки худшего
+случая, или для ограничения заданной функции сверху. Это позволяет сделать
+_**асимптотическую оценку верхней границы**_ скорости роста времени выполнения
+алгоритма. Пусть `f(n)` — время выполнения алгоритма, а `g(n)` — заданная временная
+сложность, которая проверяется для алгоритма. Тогда `f(n)` — это O(g(n)), если
+существуют действительные константы c (c > 0) и n<sub>0</sub>, такие,
+что `f(n)` <= `c g(n)` выполняется для всех n, начиная с некоторого n<sub>0</sub> (n > n<sub>0</sub>).
+
+*Пример 1*
+
+```
+f(n) = 3log n + 100
+g(n) = log n
+```
+
+Является ли `f(n)` O(g(n))?
+Является ли `3 log n + 100` O(log n)?
+Посмотрим на определение О Большого:
+
+```
+3log n + 100 <= c * log n
+```
+
+Существуют ли константы c и n<sub>0</sub>, такие, что выражение верно для всех n > n<sub>0</sub>?
+
+```
+3log n + 100 <= 150 * log n, n > 2 (не определенно для n = 1)
+```
+
+Да! По определению О Большого `f(n)` является O(g(n)).
+
+*Пример 2*
+
+```
+f(n) = 3 * n^2
+g(n) = n
+```
+
+Является ли `f(n)` O(g(n))?
+Является ли `3 * n^2` O(n)?
+Посмотрим на определение О Большого:
+
+```
+3 * n^2 <= c * n
+```
+
+Существуют ли константы c и n<sub>0</sub>, такие, что выражение верно для всех n > n<sub>0</sub>?
+Нет, не существуют. `f(n)` НЕ ЯВЛЯЕТСЯ O(g(n)).
+
+### Омега Большое
+Омега Большое, записывается как **Ω**, — это асимптотическая запись для оценки
+лучшего случая, или для ограничения заданной функции снизу. Это позволяет сделать
+_**асимптотическую оценку нижней границы**_ скорости роста времени выполнения
+алгоритма.
+
+`f(n)` является Ω(g(n)), если существуют действительные константы
+c (c > 0) и n<sub>0</sub> (n<sub>0</sub> > 0), такие, что `f(n)` >= `c g(n)` для всех n > n<sub>0</sub>.
+
+### Примечание
+
+Асимптотические оценки, сделаные при помощи О Большого и Омега Большого, могут
+как являться, так и не являться точными. Для того, чтобы обозначить, что границы не
+являются асимптотически точными, используются записи О Малое и Омега Малое.
+
+### О Малое
+O Малое, записывается как **о**, — это асимптотическая запись для оценки верхней
+границы времени выполнения алгоритма при условии, что граница не является
+асимптотически точной.
+
+`f(n)` является o(g(n)), если можно подобрать такие действительные константы,
+что для всех c (c > 0) найдётся n<sub>0</sub> (n<sub>0</sub> > 0), так
+что `f(n)` < `c g(n)` выполняется для всех n (n > n<sub>0</sub>).
+
+Определения О-символики для О Большого и О Малого похожи. Главное отличие в том,
+что если f(n) = O(g(n)), тогда условие f(n) <= c g(n) выполняется, если _**существует**_
+константа c > 0, но если f(n) = o(g(n)), тогда условие f(n) < c g(n) выполняется
+для _**всех**_ констант c > 0.
+
+### Омега Малое
+Омега Малое, записывается как **ω**, — это асимптотическая запись для оценки
+верхней границы времени выполнения алгоритма при условии, что граница не является
+асимптотически точной.
+
+`f(n)` является ω(g(n)), если можно подобрать такие действительные константы,
+что для всех c (c > 0) найдётся n<sub>0</sub> (n<sub>0</sub> > 0), так
+что `f(n)` > `c g(n)` выполняется для всех n (n > n<sub>0</sub>).
+
+Определения Ω-символики и ω-символики похожи. Главное отличие в том, что
+если f(n) = Ω(g(n)), тогда условие f(n) >= c g(n) выполняется, если _**существует**_
+константа c > 0, но если f(n) = ω(g(n)), тогда условие f(n) > c g(n)
+выполняется для _**всех**_ констант c > 0.
+
+### Тета
+Тета, записывается как **Θ**, — это асимптотическая запись для оценки
+_***асимптотически точной границы***_ времени выполнения алгоритма.
+
+`f(n)` является Θ(g(n)), если для некоторых действительных
+констант c1, c2 и n<sub>0</sub> (c1 > 0, c2 > 0, n<sub>0</sub> > 0)
+`c1 g(n)` < `f(n)` < `c2 g(n)` для всех n (n > n<sub>0</sub>).
+
+∴ `f(n)` является Θ(g(n)) означает, что `f(n)` является O(g(n))
+и `f(n)` является Ω(g(n)).
+
+О Большое — основной инструмент для анализа сложности алгоритмов.
+Также см. примеры по ссылкам.
+
+### Заключение
+Такую тему сложно изложить кратко, поэтому обязательно стоит пройти по ссылкам и
+посмотреть дополнительную литературу. В ней даётся более глубокое описание с
+определениями и примерами.
+
+
+## Дополнительная литература
+
+* [Алгоритмы на Java](https://www.ozon.ru/context/detail/id/18319699/)
+* [Алгоритмы. Построение и анализ](https://www.ozon.ru/context/detail/id/33769775/)
+
+## Ссылки
+
+* [Оценки времени исполнения. Символ O()](http://algolist.manual.ru/misc/o_n.php)
+* [Асимптотический анализ и теория вероятностей](https://www.lektorium.tv/course/22903)
+
+## Ссылки (англ.)
+
+* [Algorithms, Part I](https://www.coursera.org/learn/algorithms-part1)
+* [Cheatsheet 1](http://web.mit.edu/broder/Public/asymptotics-cheatsheet.pdf)
+* [Cheatsheet 2](http://bigocheatsheet.com/)
+
|