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feat: add Swift codes for time complexity article

Author: krahets

codes/swift/chapter_computational_complexity/time_complexity.swift

@@ -0,0 +1,170 @@
+/*
+ * File: time_complexity.swift
+ * Created Time: 2022-12-26
+ * Author: nuomi1 ([email protected])
+ */
+
+// 常数阶
+func constant(n: Int) -> Int {
+    var count = 0
+    let size = 100_000
+    for _ in 0 ..< size {
+        count += 1
+    }
+    return count
+}
+
+// 线性阶
+func linear(n: Int) -> Int {
+    var count = 0
+    for _ in 0 ..< n {
+        count += 1
+    }
+    return count
+}
+
+// 线性阶（遍历数组）
+func arrayTraversal(nums: [Int]) -> Int {
+    var count = 0
+    // 循环次数与数组长度成正比
+    for _ in nums {
+        count += 1
+    }
+    return count
+}
+
+// 平方阶
+func quadratic(n: Int) -> Int {
+    var count = 0
+    // 循环次数与数组长度成平方关系
+    for _ in 0 ..< n {
+        for _ in 0 ..< n {
+            count += 1
+        }
+    }
+    return count
+}
+
+// 平方阶（冒泡排序）
+func bubbleSort(nums: inout [Int]) -> Int {
+    var count = 0 // 计数器
+    // 外循环：待排序元素数量为 n-1, n-2, ..., 1
+    for i in sequence(first: nums.count - 1, next: { $0 > 0 ? $0 - 1 : nil }) {
+        // 内循环：冒泡操作
+        for j in 0 ..< i {
+            if nums[j] > nums[j + 1] {
+                // 交换 nums[j] 与 nums[j + 1]
+                let tmp = nums[j]
+                nums[j] = nums[j + 1]
+                nums[j + 1] = tmp
+                count += 3 // 元素交换包含 3 个单元操作
+            }
+        }
+    }
+    return count
+}
+
+// 指数阶（循环实现）
+func exponential(n: Int) -> Int {
+    var count = 0
+    var base = 1
+    // cell 每轮一分为二，形成数列 1, 2, 4, 8, ..., 2^(n-1)
+    for _ in 0 ..< n {
+        for _ in 0 ..< base {
+            count += 1
+        }
+        base *= 2
+    }
+    // count = 1 + 2 + 4 + 8 + .. + 2^(n-1) = 2^n - 1
+    return count
+}
+
+// 指数阶（递归实现）
+func expRecur(n: Int) -> Int {
+    if n == 1 {
+        return 1
+    }
+    return expRecur(n: n - 1) + expRecur(n: n - 1) + 1
+}
+
+// 对数阶（循环实现）
+func logarithmic(n: Int) -> Int {
+    var count = 0
+    var n = n
+    while n > 1 {
+        n = n / 2
+        count += 1
+    }
+    return count
+}
+
+// 对数阶（递归实现）
+func logRecur(n: Int) -> Int {
+    if n <= 1 {
+        return 0
+    }
+    return logRecur(n: n / 2) + 1
+}
+
+// 线性对数阶
+func linearLogRecur(n: Double) -> Int {
+    if n <= 1 {
+        return 1
+    }
+    var count = linearLogRecur(n: n / 2) + linearLogRecur(n: n / 2)
+    for _ in 0 ..< Int(n) {
+        count += 1
+    }
+    return count
+}
+
+// 阶乘阶（递归实现）
+func factorialRecur(n: Int) -> Int {
+    if n == 0 {
+        return 1
+    }
+    var count = 0
+    // 从 1 个分裂出 n 个
+    for _ in 0 ..< n {
+        count += factorialRecur(n: n - 1)
+    }
+    return count
+}
+
+func main() {
+    // 可以修改 n 运行，体会一下各种复杂度的操作数量变化趋势
+    let n = 8
+    print("输入数据大小 n =", n)
+
+    var count = constant(n: n)
+    print("常数阶的计算操作数量 =", count)
+
+    count = linear(n: n)
+    print("线性阶的计算操作数量 =", count)
+    count = arrayTraversal(nums: Array(repeating: 0, count: n))
+    print("线性阶（遍历数组）的计算操作数量 =", count)
+
+    count = quadratic(n: n)
+    print("平方阶的计算操作数量 =", count)
+    var nums = Array(sequence(first: n, next: { $0 > 0 ? $0 - 1 : nil })) // [n,n-1,...,2,1]
+    count = bubbleSort(nums: &nums)
+    print("平方阶（冒泡排序）的计算操作数量 =", count)
+
+    count = exponential(n: n)
+    print("指数阶（循环实现）的计算操作数量 =", count)
+    count = expRecur(n: n)
+    print("指数阶（递归实现）的计算操作数量 =", count)
+
+    count = logarithmic(n: n)
+    print("对数阶（循环实现）的计算操作数量 =", count)
+    count = logRecur(n: n)
+    print("对数阶（递归实现）的计算操作数量 =", count)
+
+    count = linearLogRecur(n: Double(n))
+    print("线性对数阶（递归实现）的计算操作数量 =", count)
+
+    count = factorialRecur(n: n)
+    print("阶乘阶（递归实现）的计算操作数量 =", count)
+}
+
+main()

codes/swift/chapter_computational_complexity/worst_best_time_complexity.swift

@@ -0,0 +1,37 @@
+/*
+ * File: worst_best_time_complexity.swift
+ * Created Time: 2022-12-26
+ * Author: nuomi1 ([email protected])
+ */
+
+// 生成一个数组，元素为 { 1, 2, ..., n }，顺序被打乱
+func randomNumbers(n: Int) -> [Int] {
+    // 生成数组 nums = { 1, 2, 3, ..., n }
+    var nums = Array(1 ... n)
+    // 随机打乱数组元素
+    nums.shuffle()
+    return nums
+}
+
+// 查找数组 nums 中数字 1 所在索引
+func findOne(nums: [Int]) -> Int {
+    for i in nums.indices {
+        if nums[i] == 1 {
+            return i
+        }
+    }
+    return -1
+}
+
+// Driver Code
+func main() {
+    for _ in 0 ..< 10 {
+        let n = 100
+        let nums = randomNumbers(n: n)
+        let index = findOne(nums: nums)
+        print("数组 [ 1, 2, ..., n ] 被打乱后 =", nums)
+        print("数字 1 的索引为", index)
+    }
+}
+
+main()