0

0

如何分析图遍历算法的空间复杂度(以邻接矩阵+BFS为例)

花韻仙語

花韻仙語

发布时间:2026-01-11 15:18:30

|

282人浏览过

|

来源于php中文网

原创

如何分析图遍历算法的空间复杂度(以邻接矩阵+BFS为例)

本文详解如何准确计算基于邻接矩阵存储的无向图中bfs路径判断算法的总空间复杂度,明确区分输入空间与辅助空间,并指出常见误区:仅关注队列而忽略图结构本身的存储开销。

在算法分析中,空间复杂度并非仅指算法运行时动态申请的额外内存(即辅助空间),而是包含两大部分:
输入空间:算法接收的输入数据所占用的内存;
辅助空间:算法执行过程中临时使用的额外内存(如队列、递归、布尔数组等)。

以您提供的 hasPath1 函数为例,我们逐项分析:

1. 输入空间:O(V²) —— 关键易忽略项

函数签名中,第一个参数是 int[][] adjMatrix,即一个 V × V 的二维整型数组(V = n = adjMatrix.length)。无论算法逻辑如何,该邻接矩阵本身已占据 Θ(V²) 空间。根据空间复杂度定义,输入数据所占空间必须计入总空间复杂度。这是题解中标注 O(V²) 的根本原因。

2. 辅助空间:O(V) —— BFS 本身的开销

  • boolean visited[] 数组:O(V);
  • Queue(LinkedList 实现):最坏情况下需入队所有顶点(例如起点为叶节点、目标在另一分支末端),故队列长度上限为 V,即 O(V);
  • 其他变量(n, vertex, i 等)均为常量空间 O(1)。
    → 因此,纯 BFS 过程的辅助空间为 O(V)

3. 总空间复杂度:O(V²) + O(V) = O(V²)

由于 V² 主导 V(当 V ≥ 2 时),根据大O记号的简化规则,最终空间复杂度为:

GitHub Copilot
GitHub Copilot

GitHub AI编程工具,实时编程建议

下载
Space Complexity = Input Space + Auxiliary Space  
                 = O(V²) + O(V)  
                 = O(V²)
⚠️ 注意:若题目明确要求“仅分析 BFS 遍历过程的辅助空间”(如算法设计题中假设图已加载到内存),则答案应为 O(V);但若问的是整个程序或函数的总空间复杂度(尤其输入由调用方提供),则必须包含邻接矩阵的 O(V²) 开销。

补充对比:邻接表场景

若改用邻接表(如 List[] graph)表示图,输入空间降为 O(V + E)(稀疏图下通常为 O(V)),此时总空间复杂度变为 O(V + E),显著优于邻接矩阵。这也解释了为何实际工程中,大规模稀疏图普遍采用邻接表而非邻接矩阵。

综上,判断空间复杂度时务必明确分析范围——是“算法辅助空间”还是“程序总空间”。对于本题代码,O(V²) 是严谨且正确的答案。

相关专题

更多
java中boolean的用法
java中boolean的用法

在Java中,boolean是一种基本数据类型,它只有两个可能的值:true和false。boolean类型经常用于条件测试,比如进行比较或者检查某个条件是否满足。想了解更多java中boolean的相关内容,可以阅读本专题下面的文章。

348

2023.11.13

java boolean类型
java boolean类型

本专题整合了java中boolean类型相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

23

2025.11.30

java基础知识汇总
java基础知识汇总

java基础知识有Java的历史和特点、Java的开发环境、Java的基本数据类型、变量和常量、运算符和表达式、控制语句、数组和字符串等等知识点。想要知道更多关于java基础知识的朋友,请阅读本专题下面的的有关文章,欢迎大家来php中文网学习。

1463

2023.10.24

string转int
string转int

在编程中,我们经常会遇到需要将字符串(str)转换为整数(int)的情况。这可能是因为我们需要对字符串进行数值计算,或者需要将用户输入的字符串转换为整数进行处理。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

315

2023.08.02

int占多少字节
int占多少字节

int占4个字节,意味着一个int变量可以存储范围在-2,147,483,648到2,147,483,647之间的整数值,在某些情况下也可能是2个字节或8个字节,int是一种常用的数据类型,用于表示整数,需要根据具体情况选择合适的数据类型,以确保程序的正确性和性能。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

533

2024.08.29

c++怎么把double转成int
c++怎么把double转成int

本专题整合了 c++ double相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

51

2025.08.29

C++中int的含义
C++中int的含义

本专题整合了C++中int相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

194

2025.08.29

堆和栈的区别
堆和栈的区别

堆和栈的区别:1、内存分配方式不同;2、大小不同;3、数据访问方式不同;4、数据的生命周期。本专题为大家提供堆和栈的区别的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

386

2023.07.18

c++主流开发框架汇总
c++主流开发框架汇总

本专题整合了c++开发框架推荐,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

80

2026.01.09

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
国外Web开发全栈课程全集
国外Web开发全栈课程全集

共12课时 | 1.0万人学习

进程与SOCKET
进程与SOCKET

共6课时 | 0.3万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号