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该子算法的空间复杂度实际上是O(n)吗?

java

这是第 5章破解编码面试中的问题9.4
问题: 编写一种方法以返回集合的所有子集。

这是我用Java编写的解决方案(经过测试,它可以正常工作!!!)

public static List<Set<Integer>> subsets(Set<Integer> s) {
    Queue<Integer> copyToProtectData  = new LinkedList<Integer>();
    for(int member: s) {
        copyToProtectData.add(member);
    }
    List<Set<Integer>> subsets = new ArrayList<Set<Integer>>();
    generateSubsets(copyToProtectData, subsets, new HashSet<Integer>());
    return subsets;
}
private static void generateSubsets(Queue<Integer> s, 
        List<Set<Integer>> subsets, Set<Integer> hashSet) {
    if(s.isEmpty()) {
        subsets.add(hashSet);
    } else {
        int member = s.remove();
        Set<Integer> copy = new HashSet<Integer>();
        for(int i:hashSet) {
            copy.add(i);
        }
        hashSet.add(member);
        Queue<Integer> queueCopy = new LinkedList<Integer>();
        for(int i:s){
            queueCopy.add(i);
        }
        generateSubsets(s, subsets, hashSet);
        generateSubsets(queueCopy, subsets, copy);          
    }
}

我看了这个问题的解决方案,作者说该算法的解决方案以 _O(2 n)_时间复杂度和 _O(2 n)_空间复杂度运行。我同意她的观点,该算法运行时间为 _O(2
n),_因为要解决此问题,您必须考虑以下事实:对于任何元素,您都有两种可能性,它可以在集合中或不在集合中。并且因为您有n个元素,所以您的问题将有2
n个可能性,因此可以用O(2 n)时间解决问题。

但是我相信我有一个令人信服的论点,即我的算法在 O(n) 空间中运行。我知道,空间复杂度为“关于采取的算法对输入大小的总空间”
空间复杂,是相对于一个递归调用(一些的Youtube视频我看了记得这个)的深度

我有一个示例正在生成[1,2,3]作为[1,2,3]的子集。这是要生成的递归调用集set
generateSubsets([],subsets,[1,2,3])
generateSubsets([3],subsets,[1,2])
generateSubsets([2,3],subsets, [1])
generateSubsets([1,2,3],subsets,[])

这表明相对于原始集合大小n而言,递归调用的最大深度为n本身。这些递归调用中的每一个都有自己的堆栈框架。因此,我由此得出结论,空间复杂度为 O(n)
有人在我的证明中看到任何缺陷吗?


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2020-11-30

共1个答案

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您需要考虑算法分配的所有内存(或者,随时可以“使用”的最大分配内存),不仅要在堆栈上,还要在堆上。每个生成的子集都存储在subsets列表中,该列表最终将包含2
n个 集合,每个集合的大小在0到 n 之间(大多数集合包含大约 n / 2个元素)-因此空间复杂度实际上是 On 2 n )。

2020-11-30