
【计】 ART; average running time
平均运行时间(Average Runtime)是计算机科学和算法分析领域的重要概念,指算法在多次执行过程中完成计算所需的平均时间量度。该指标通过统计重复实验的样本数据,采用数学期望公式计算得出: $$ E(T) = sum_{i=1}^{n} p_i cdot t_i $$ 其中$p_i$代表特定输入实例出现的概率,$t_i$对应其执行时间。根据《计算机科学技术名词》第三版定义,该术语英文对应词为"average-case time complexity",强调算法在典型输入场景下的效能表现。
在工程实践中,平均运行时间分析需考虑硬件配置、输入数据分布和系统负载等因素。IEEE标准协会建议采用蒙特卡洛方法进行模拟实验,通过随机采样获取统计意义上的可靠结果。该指标广泛应用于操作系统调度(如Linux内核的CFS调度器)、数据库查询优化(例如MySQL的查询执行计划选择)和实时系统设计等领域。
值得注意的是,平均运行时间与最坏情况时间复杂度形成互补关系。根据《算法导论》的经典论述,两者共同构成完整的算法效能评估体系,其中平均运行时间更侧重反映算法在常规应用场景中的实际表现。
平均运行时间是算法分析中的关键概念,指算法在所有可能输入情况下的期望执行时间,反映了算法的平均性能表现。以下是详细解释:
数学表达:假设输入数据的概率分布已知,平均运行时间可表示为所有输入运行时间的加权平均值,公式为: $$ T{text{avg}}(n) = sum{i} p_i cdot T(i) $$ 其中 (p_i) 是输入 (i) 出现的概率,(T(i)) 是对应输入的执行时间,(n) 是输入规模。
与最坏/最好情况的区别:
基于输入分布:需明确输入数据的概率模型。例如:
实际应用:若无法精确建模输入分布,平均时间分析可能失效,需结合真实场景调整。
插入排序:
哈希表查询:
总结来说,平均运行时间通过概率模型量化算法的“典型”性能,是算法设计和优化的重要依据,但需结合具体场景谨慎使用。
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