diff options
Diffstat (limited to 'ru-ru/asymptotic-notation-ru.html.markdown')
-rw-r--r-- | ru-ru/asymptotic-notation-ru.html.markdown | 450 |
1 files changed, 225 insertions, 225 deletions
diff --git a/ru-ru/asymptotic-notation-ru.html.markdown b/ru-ru/asymptotic-notation-ru.html.markdown index 7fd02c47..02ebd205 100644 --- a/ru-ru/asymptotic-notation-ru.html.markdown +++ b/ru-ru/asymptotic-notation-ru.html.markdown @@ -1,225 +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/)
-
+--- +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, сделанные 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/) + |