Что такое временная сложность алгоритма и как она измеряется

Ответ

Временная сложность (Time Complexity) — это мера, описывающая, как время выполнения алгоритма зависит от объёма входных данных. Она позволяет оценить эффективность и масштабируемость алгоритма.

Для измерения используется нотация «O-большое» (Big O), которая описывает асимптотическое поведение функции роста времени, отбрасывая константы и члены низшего порядка.

Основные классы сложности:

  • O(1) — Константная: Время выполнения не зависит от размера данных.
    • Пример: Доступ к элементу массива по индексу.
  • O(log n) — Логарифмическая: Время выполнения растёт очень медленно. Характерна для алгоритмов, которые на каждом шаге отбрасывают половину данных.
    • Пример: Бинарный поиск в отсортированном массиве.
  • O(n) — Линейная: Время выполнения растёт прямо пропорционально размеру данных.
    • Пример: Поиск максимального элемента в несортированном списке.
  • O(n²) — Квадратичная: Время выполнения растёт пропорционально квадрату размера данных.
    • Пример: Вложенные циклы для сравнения каждой пары элементов (например, в пузырьковой сортировке).

Пример на Python:

# Данный алгоритм имеет сложность O(n), так как в худшем случае
# он пройдет по всем 'n' элементам списка один раз.
def find_element(data_list, target):
    for item in data_list:
        if item == target:
            return True
    return False

Ключевая идея — понять, как будет вести себя алгоритм при значительном увеличении объёма данных (n).