mirror of
https://github.com/krahets/hello-algo.git
synced 2026-08-26 18:17:13 +00:00
build
This commit is contained in:
@@ -11,33 +11,287 @@ comments: true
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下面兩段程式碼都計算 $1 + 2 + \dots + n$(設 $n \ge 1$)。請把 `n` 設為 4,
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按照程式實際執行的順序回答問題,然後比較兩種寫法的效率。
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```python
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def sum_iter(n):
|
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s = 0
|
||||
for i in range(1, n + 1):
|
||||
s += i
|
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return s
|
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=== "Python"
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def sum_recur(n):
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if n == 1:
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return 1
|
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return n + sum_recur(n - 1)
|
||||
```
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```python title="complexity_exercises.py"
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def sum_iter(n: int) -> int:
|
||||
"""迭代求和"""
|
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res = 0
|
||||
for i in range(1, n + 1):
|
||||
res += i
|
||||
return res
|
||||
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||||
def sum_recur(n: int) -> int:
|
||||
"""遞迴求和"""
|
||||
if n == 1:
|
||||
return 1
|
||||
return n + sum_recur(n - 1)
|
||||
```
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=== "C++"
|
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||||
```cpp title="complexity_exercises.cpp"
|
||||
/* 迭代求和 */
|
||||
int sumIter(int n) {
|
||||
int res = 0;
|
||||
for (int i = 1; i <= n; ++i) {
|
||||
res += i;
|
||||
}
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return res;
|
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}
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||||
/* 遞迴求和 */
|
||||
int sumRecur(int n) {
|
||||
if (n == 1) {
|
||||
return 1;
|
||||
}
|
||||
return n + sumRecur(n - 1);
|
||||
}
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```
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||||
=== "Java"
|
||||
|
||||
```java title="complexity_exercises.java"
|
||||
/* 迭代求和 */
|
||||
int sumIter(int n) {
|
||||
int res = 0;
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
res += i;
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
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||||
/* 遞迴求和 */
|
||||
int sumRecur(int n) {
|
||||
if (n == 1) {
|
||||
return 1;
|
||||
}
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||||
return n + sumRecur(n - 1);
|
||||
}
|
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```
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||||
=== "C#"
|
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|
||||
```csharp title="complexity_exercises.cs"
|
||||
/* 迭代求和 */
|
||||
int SumIter(int n) {
|
||||
int res = 0;
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
res += i;
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 遞迴求和 */
|
||||
int SumRecur(int n) {
|
||||
if (n == 1) {
|
||||
return 1;
|
||||
}
|
||||
return n + SumRecur(n - 1);
|
||||
}
|
||||
```
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||||
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||||
=== "Go"
|
||||
|
||||
```go title="complexity_exercises.go"
|
||||
/* 迭代求和 */
|
||||
func sumIter(n int) int {
|
||||
res := 0
|
||||
for i := 1; i <= n; i++ {
|
||||
res += i
|
||||
}
|
||||
return res
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 遞迴求和 */
|
||||
func sumRecur(n int) int {
|
||||
if n == 1 {
|
||||
return 1
|
||||
}
|
||||
return n + sumRecur(n-1)
|
||||
}
|
||||
```
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||||
|
||||
=== "Swift"
|
||||
|
||||
```swift title="complexity_exercises.swift"
|
||||
/* 迭代求和 */
|
||||
func sumIter(n: Int) -> Int {
|
||||
var res = 0
|
||||
for i in 1 ... n {
|
||||
res += i
|
||||
}
|
||||
return res
|
||||
}
|
||||
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||||
/* 遞迴求和 */
|
||||
func sumRecur(n: Int) -> Int {
|
||||
if n == 1 {
|
||||
return 1
|
||||
}
|
||||
return n + sumRecur(n: n - 1)
|
||||
}
|
||||
```
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||||
|
||||
=== "JS"
|
||||
|
||||
```javascript title="complexity_exercises.js"
|
||||
/* 迭代求和 */
|
||||
function sumIter(n) {
|
||||
let res = 0;
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
res += i;
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 遞迴求和 */
|
||||
function sumRecur(n) {
|
||||
if (n === 1) {
|
||||
return 1;
|
||||
}
|
||||
return n + sumRecur(n - 1);
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
=== "TS"
|
||||
|
||||
```typescript title="complexity_exercises.ts"
|
||||
/* 迭代求和 */
|
||||
function sumIter(n: number): number {
|
||||
let res = 0;
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
res += i;
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 遞迴求和 */
|
||||
function sumRecur(n: number): number {
|
||||
if (n === 1) {
|
||||
return 1;
|
||||
}
|
||||
return n + sumRecur(n - 1);
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
=== "Dart"
|
||||
|
||||
```dart title="complexity_exercises.dart"
|
||||
/* 迭代求和 */
|
||||
int sumIter(int n) {
|
||||
int res = 0;
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
res += i;
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 遞迴求和 */
|
||||
int sumRecur(int n) {
|
||||
if (n == 1) {
|
||||
return 1;
|
||||
}
|
||||
return n + sumRecur(n - 1);
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
=== "Rust"
|
||||
|
||||
```rust title="complexity_exercises.rs"
|
||||
/* 迭代求和 */
|
||||
fn sum_iter(n: i32) -> i32 {
|
||||
let mut res = 0;
|
||||
for i in 1..=n {
|
||||
res += i;
|
||||
}
|
||||
res
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 遞迴求和 */
|
||||
fn sum_recur(n: i32) -> i32 {
|
||||
if n == 1 {
|
||||
return 1;
|
||||
}
|
||||
n + sum_recur(n - 1)
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
=== "C"
|
||||
|
||||
```c title="complexity_exercises.c"
|
||||
/* 迭代求和 */
|
||||
int sumIter(int n) {
|
||||
int res = 0;
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
res += i;
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 遞迴求和 */
|
||||
int sumRecur(int n) {
|
||||
if (n == 1) {
|
||||
return 1;
|
||||
}
|
||||
return n + sumRecur(n - 1);
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
=== "Kotlin"
|
||||
|
||||
```kotlin title="complexity_exercises.kt"
|
||||
/* 迭代求和 */
|
||||
fun sumIter(n: Int): Int {
|
||||
var res = 0
|
||||
for (i in 1..n) {
|
||||
res += i
|
||||
}
|
||||
return res
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 遞迴求和 */
|
||||
fun sumRecur(n: Int): Int {
|
||||
if (n == 1) {
|
||||
return 1
|
||||
}
|
||||
return n + sumRecur(n - 1)
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
=== "Ruby"
|
||||
|
||||
```ruby title="complexity_exercises.rb"
|
||||
### 迭代求和 ###
|
||||
def sum_iter(n)
|
||||
res = 0
|
||||
for i in 1..n
|
||||
res += i
|
||||
end
|
||||
res
|
||||
end
|
||||
|
||||
### 遞迴求和 ###
|
||||
def sum_recur(n)
|
||||
return 1 if n == 1
|
||||
|
||||
n + sum_recur(n - 1)
|
||||
end
|
||||
```
|
||||
|
||||
<!-- numbered-subquestions -->
|
||||
|
||||
1. 執行 `sum_iter(4)` 時,每輪迴圈結束後,變數 `s` 的值分別是多少?
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||||
2. 執行 `sum_recur(4)` 時,會依次呼叫哪些函式?從最深的一層開始返回時,結果怎樣得到?
|
||||
1. 輸入 `n = 4` 執行迭代函式時,每輪迴圈結束後,累加變數 `res` 的值分別是多少?
|
||||
2. 輸入 `n = 4` 執行遞迴函式時,參數 `n` 會依次取哪些值?從最深的一層開始返回時,結果怎樣得到?
|
||||
3. 兩種寫法的時間複雜度和空間複雜度分別是多少?結合第 1、2 問的執行過程說明理由。
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||||
|
||||
??? success "參考答案"
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||||
1. 迴圈變數 `i` 依次為 `1、2、3、4`,每輪結束後,`s` 依次變為
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||||
`1、3、6、10`,所以 `sum_iter(4)` 返回 10。
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||||
1. 迴圈變數 `i` 依次為 `1、2、3、4`,每輪結束後,`res` 依次變為
|
||||
`1、3、6、10`,所以迭代函式返回 10。
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||||
|
||||
2. 函式依次呼叫
|
||||
`sum_recur(4) → sum_recur(3) → sum_recur(2) → sum_recur(1)`。
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||||
`sum_recur(1)` 返回 1,隨後各層依次得到 `2 + 1 = 3`、`3 + 3 = 6`、`4 + 6 = 10`。
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||||
2. 參數 `n` 依次為 `4 → 3 → 2 → 1`。
|
||||
最深一層返回 1,隨後各層依次得到 `2 + 1 = 3`、`3 + 3 = 6`、`4 + 6 = 10`。
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||||
在最深處,4 次函式呼叫都尚未結束。
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||||
|
||||
3. 兩段程式碼都進行與 $n$ 成正比的迴圈或呼叫,因此時間複雜度均為 $O(n)$ 。
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||||
@@ -51,22 +305,414 @@ def sum_recur(n):
|
||||
|
||||
以下三個程式碼片段的輸入均為正整數 $n$ 。請按時間複雜度從低到高排序,並寫出各自的複雜度。
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||||
|
||||
```python
|
||||
# 片段一
|
||||
s = 0
|
||||
for i in range(n):
|
||||
s += i
|
||||
=== "Python"
|
||||
|
||||
# 片段二
|
||||
s = 0
|
||||
for i in range(n):
|
||||
for j in range(i, n):
|
||||
s += j
|
||||
```python title="complexity_exercises.py"
|
||||
def linear_loop(n: int) -> int:
|
||||
"""線性階迴圈"""
|
||||
res = 0
|
||||
for i in range(n):
|
||||
res += i
|
||||
return res
|
||||
|
||||
# 片段三
|
||||
while n > 1:
|
||||
n = n // 2
|
||||
```
|
||||
def quadratic_loop(n: int) -> int:
|
||||
"""平方階迴圈"""
|
||||
res = 0
|
||||
for i in range(n):
|
||||
for j in range(i, n):
|
||||
res += j
|
||||
return res
|
||||
|
||||
def logarithmic_loop(n: int) -> int:
|
||||
"""對數階迴圈"""
|
||||
while n > 1:
|
||||
n //= 2
|
||||
return n
|
||||
```
|
||||
|
||||
=== "C++"
|
||||
|
||||
```cpp title="complexity_exercises.cpp"
|
||||
/* 線性階迴圈 */
|
||||
int linearLoop(int n) {
|
||||
int res = 0;
|
||||
for (int i = 0; i < n; ++i) {
|
||||
res += i;
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 平方階迴圈 */
|
||||
int quadraticLoop(int n) {
|
||||
int res = 0;
|
||||
for (int i = 0; i < n; ++i) {
|
||||
for (int j = i; j < n; ++j) {
|
||||
res += j;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 對數階迴圈 */
|
||||
int logarithmicLoop(int n) {
|
||||
while (n > 1) {
|
||||
n /= 2;
|
||||
}
|
||||
return n;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
=== "Java"
|
||||
|
||||
```java title="complexity_exercises.java"
|
||||
/* 線性階迴圈 */
|
||||
int linearLoop(int n) {
|
||||
int res = 0;
|
||||
for (int i = 0; i < n; i++) {
|
||||
res += i;
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 平方階迴圈 */
|
||||
int quadraticLoop(int n) {
|
||||
int res = 0;
|
||||
for (int i = 0; i < n; i++) {
|
||||
for (int j = i; j < n; j++) {
|
||||
res += j;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 對數階迴圈 */
|
||||
int logarithmicLoop(int n) {
|
||||
while (n > 1) {
|
||||
n /= 2;
|
||||
}
|
||||
return n;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
=== "C#"
|
||||
|
||||
```csharp title="complexity_exercises.cs"
|
||||
/* 線性階迴圈 */
|
||||
int LinearLoop(int n) {
|
||||
int res = 0;
|
||||
for (int i = 0; i < n; i++) {
|
||||
res += i;
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 平方階迴圈 */
|
||||
int QuadraticLoop(int n) {
|
||||
int res = 0;
|
||||
for (int i = 0; i < n; i++) {
|
||||
for (int j = i; j < n; j++) {
|
||||
res += j;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 對數階迴圈 */
|
||||
int LogarithmicLoop(int n) {
|
||||
while (n > 1) {
|
||||
n /= 2;
|
||||
}
|
||||
return n;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
=== "Go"
|
||||
|
||||
```go title="complexity_exercises.go"
|
||||
/* 線性階迴圈 */
|
||||
func linearLoop(n int) int {
|
||||
res := 0
|
||||
for i := 0; i < n; i++ {
|
||||
res += i
|
||||
}
|
||||
return res
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 平方階迴圈 */
|
||||
func quadraticLoop(n int) int {
|
||||
res := 0
|
||||
for i := 0; i < n; i++ {
|
||||
for j := i; j < n; j++ {
|
||||
res += j
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return res
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 對數階迴圈 */
|
||||
func logarithmicLoop(n int) int {
|
||||
for n > 1 {
|
||||
n /= 2
|
||||
}
|
||||
return n
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
=== "Swift"
|
||||
|
||||
```swift title="complexity_exercises.swift"
|
||||
/* 線性階迴圈 */
|
||||
func linearLoop(n: Int) -> Int {
|
||||
var res = 0
|
||||
for i in 0 ..< n {
|
||||
res += i
|
||||
}
|
||||
return res
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 平方階迴圈 */
|
||||
func quadraticLoop(n: Int) -> Int {
|
||||
var res = 0
|
||||
for i in 0 ..< n {
|
||||
for j in i ..< n {
|
||||
res += j
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return res
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 對數階迴圈 */
|
||||
func logarithmicLoop(n: Int) -> Int {
|
||||
var n = n
|
||||
while n > 1 {
|
||||
n /= 2
|
||||
}
|
||||
return n
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
=== "JS"
|
||||
|
||||
```javascript title="complexity_exercises.js"
|
||||
/* 線性階迴圈 */
|
||||
function linearLoop(n) {
|
||||
let res = 0;
|
||||
for (let i = 0; i < n; i++) {
|
||||
res += i;
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 平方階迴圈 */
|
||||
function quadraticLoop(n) {
|
||||
let res = 0;
|
||||
for (let i = 0; i < n; i++) {
|
||||
for (let j = i; j < n; j++) {
|
||||
res += j;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 對數階迴圈 */
|
||||
function logarithmicLoop(n) {
|
||||
while (n > 1) {
|
||||
n = Math.floor(n / 2);
|
||||
}
|
||||
return n;
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
=== "TS"
|
||||
|
||||
```typescript title="complexity_exercises.ts"
|
||||
/* 線性階迴圈 */
|
||||
function linearLoop(n: number): number {
|
||||
let res = 0;
|
||||
for (let i = 0; i < n; i++) {
|
||||
res += i;
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 平方階迴圈 */
|
||||
function quadraticLoop(n: number): number {
|
||||
let res = 0;
|
||||
for (let i = 0; i < n; i++) {
|
||||
for (let j = i; j < n; j++) {
|
||||
res += j;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 對數階迴圈 */
|
||||
function logarithmicLoop(n: number): number {
|
||||
while (n > 1) {
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||||
n = Math.floor(n / 2);
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}
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return n;
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}
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```
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=== "Dart"
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```dart title="complexity_exercises.dart"
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/* 線性階迴圈 */
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||||
int linearLoop(int n) {
|
||||
int res = 0;
|
||||
for (int i = 0; i < n; i++) {
|
||||
res += i;
|
||||
}
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||||
return res;
|
||||
}
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||||
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||||
/* 平方階迴圈 */
|
||||
int quadraticLoop(int n) {
|
||||
int res = 0;
|
||||
for (int i = 0; i < n; i++) {
|
||||
for (int j = i; j < n; j++) {
|
||||
res += j;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
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||||
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||||
/* 對數階迴圈 */
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||||
int logarithmicLoop(int n) {
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||||
while (n > 1) {
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||||
n ~/= 2;
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||||
}
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||||
return n;
|
||||
}
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```
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=== "Rust"
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```rust title="complexity_exercises.rs"
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||||
/* 線性階迴圈 */
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fn linear_loop(n: i32) -> i32 {
|
||||
let mut res = 0;
|
||||
for i in 0..n {
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||||
res += i;
|
||||
}
|
||||
res
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 平方階迴圈 */
|
||||
fn quadratic_loop(n: i32) -> i32 {
|
||||
let mut res = 0;
|
||||
for i in 0..n {
|
||||
for j in i..n {
|
||||
res += j;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
res
|
||||
}
|
||||
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||||
/* 對數階迴圈 */
|
||||
fn logarithmic_loop(mut n: i32) -> i32 {
|
||||
while n > 1 {
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||||
n /= 2;
|
||||
}
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||||
n
|
||||
}
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```
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=== "C"
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```c title="complexity_exercises.c"
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||||
/* 線性階迴圈 */
|
||||
int linearLoop(int n) {
|
||||
int res = 0;
|
||||
for (int i = 0; i < n; i++) {
|
||||
res += i;
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 平方階迴圈 */
|
||||
int quadraticLoop(int n) {
|
||||
int res = 0;
|
||||
for (int i = 0; i < n; i++) {
|
||||
for (int j = i; j < n; j++) {
|
||||
res += j;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 對數階迴圈 */
|
||||
int logarithmicLoop(int n) {
|
||||
while (n > 1) {
|
||||
n /= 2;
|
||||
}
|
||||
return n;
|
||||
}
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||||
```
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||||
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||||
=== "Kotlin"
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||||
```kotlin title="complexity_exercises.kt"
|
||||
/* 線性階迴圈 */
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||||
fun linearLoop(n: Int): Int {
|
||||
var res = 0
|
||||
for (i in 0 until n) {
|
||||
res += i
|
||||
}
|
||||
return res
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 平方階迴圈 */
|
||||
fun quadraticLoop(n: Int): Int {
|
||||
var res = 0
|
||||
for (i in 0 until n) {
|
||||
for (j in i until n) {
|
||||
res += j
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return res
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 對數階迴圈 */
|
||||
fun logarithmicLoop(n: Int): Int {
|
||||
var value = n
|
||||
while (value > 1) {
|
||||
value /= 2
|
||||
}
|
||||
return value
|
||||
}
|
||||
```
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||||
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||||
=== "Ruby"
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||||
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||||
```ruby title="complexity_exercises.rb"
|
||||
### 線性階迴圈 ###
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def linear_loop(n)
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||||
res = 0
|
||||
for i in 0...n
|
||||
res += i
|
||||
end
|
||||
res
|
||||
end
|
||||
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||||
### 平方階迴圈 ###
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||||
def quadratic_loop(n)
|
||||
res = 0
|
||||
for i in 0...n
|
||||
for j in i...n
|
||||
res += j
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
res
|
||||
end
|
||||
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||||
### 對數階迴圈 ###
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def logarithmic_loop(n)
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||||
n /= 2 while n > 1
|
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n
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end
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```
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??? success "參考答案"
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