ランダウの記号

数学関数の極限における値の変化度合いに大まかな評価を与えるための記法

: Landau symbol

 (asymptotic notation) (Landau notation)  O0-O- (Bachmann-Landau O-notation[1])

 OOrdnung[2]




概要

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 x  f g

3x2 + 4x + 10  x x23x2 O-

 



 g f x2#



 

 f g

 x3x2 + 4x + 10  x3o-

 

o- O-[3][4]



 



f(x) = O(g(x)), f(x) = o(g(x)) (x  ) 

  0 

 

ε-δ f(x) = o(1)  lim f(x) = 0 

3

 



 Oo Ω, ωΘ 

ΩωΘ O o

厳密な定義

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 x f(x)  g(x) 

 



 

f(x)  x   O(g(x)) 


a af(x)  g(x) 

 



 

f(x)  x a O(g(x)) 


a  g(x)  0  

 

a  f(x) = O(1)  f(x) 

記法の問題

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O -x 

       

O -x /



 



 

O(g)  g

使O( )  n  

 



 O()  O() 



 f(n) = O(1) g(n) = O(en) g 



O()

   g 


性質

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O-o-



 



 



 



 



 

 p(n)  q(n)  n

 


多変数の場合

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 C, N

 

 g(n, m) 

 



 



 


その他の漸近記法

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O-Ω-ω-Θ-

Ω-ω-O-o-Θ-Θ(g) O(g)  Ω(g) 

Ω-[2](HL)

Ω-O-Ω(g)o(g)





記法 意味 インフォーマルな定義 形式的定義
 
 
 
 
  は漸近的に(定数倍を除いて)  によって上からおさえられる ある正数 k に対して、十分大きい n   
or
 
 
 
 
 
2つの定義:

HLの定義:

  は漸近的に   によって支配されない

今日の定義:

  は漸近的に   によって下からおさえられる

HLの定義:

無限に多くの n の値とある正数 k に対して  

今日の定義:

ある正数 k に対して、十分大きい n 

HLの定義:

 

今日の定義:

 

 
 
 
  は漸近的に   によって上と下両方からおさえられる ある正数 k1, k2 に対して、十分大きい n   

 

 
 
 
  は漸近的に   によって支配される 任意の正数   を固定するごとに、十分大きい n を取ると    
 
 
 
  は漸近的に   を支配する 任意の正数   を固定するごとに、十分大きい n を取ると    
    は漸近的に   に等しい    



 



 

 O- "nit-picking"  logk(n)  k ε o(nε) 

一般化と関連用法

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f  gg 

"x  x0"  f g

o-

 

 f Θ(g) f  g lim f/g = 1 2x  Θ(x) 2x  x o(x) 

一般的なオーダー

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 O-

使O-

()

 n

 NN  n log2 NN  n
記法 名称 アルゴリズムの例
  定数時間 (Constant time) (整数の)偶奇判別
  反復対数 (iterated logarithmic) Hopcroft, Ullmanによる素集合データ構造における探索アルゴリズム
  対数 (logarithmic) ソート済み配列における二分探索
  分数指数関数 (fractional power) kd木上の探索
  線形関数 (linear) 非ソート配列上の探索、離散ウェーブレット変換
  準線形、線形対数 (linearithmic, loglinear, or quasilinear) ヒープソート高速フーリエ変換
  二乗時間 (quadratic) 挿入ソート離散フーリエ変換
  多項式時間 (polynomial) ワーシャル-フロイド法
  指数時間 (exponential, geometricとも) (現在最も速い)巡回セールスマン問題の(厳密解の)解法
  階乗関数 (factorial, combinatorialとも) 2つの論理式の同型判定[1]、巡回セールスマン問題の(可能)解の枚挙
  二重指数時間 AC単一化子の完備集合の探索[2]

 A(m, n)  α(n)  (α(3) = 1, α(7) = 2, α(61) = 3,  , ...)

歴史

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O-1894(Analytische Zahlentheorie[5]) 18921909o-[6]

  [2]Ω-Ωo(g)[2]

      [7][8]

O-Ω-Θ-[8]

具体例

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 f(n) () f(n) 

 

nlog n(log n)3n2n34n3nO(n3)

 nn 

O(nc)  O(cn)  c c nc (superpolynomial)  c cn (subexponential) 

O(logn)  O(log(nc)) log(nc) = clogn 2 big O-2n 3n 

 n n2n  cn c2n2big O- c2 (c2n2  O(n2))2n n  cn2cn = (2c)n 2n c = 1 



 

f(x)  O(g(x))  O(x4)  C x0 x0 < x x |f(x)|  C|g(x)| x >1

 

C = 13, x0 = 1 

x  π(x) 
 


n O(n2) 使 O(n logn) O(n2)

n  n2 Ω(n2) 

 n2

無限大における漸近挙動と計算量の見積り

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O- n( n) T(n) = 4n2  2n + 2 

n  T(n)  n2 n= 500 4n2 2n 1000

n3 2n  T(n) = 1,000,000n2 1 U(n) = n3 n= 1,000,000  T(1,000,000) = 1,000,000×1,000,0002 = 1,000,0003 = U(1,000,000) n > 1,000,000  U(n) > T(n) 

O-

 

n2 T(n)  n2

脚注

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  1. ^ de Bruijn 1981, p. 3.
  2. ^ a b c d Hardy, G. H.; Littlewood, J. E. (1914). “Some problems of diophantine approximation: Part II. The trigonometrical series associated with the elliptic ϑ-functions” (英語). Acta Mathematica 37 (0): 193–239. doi:10.1007/BF02401834. ISSN 0001-5962. http://projecteuclid.org/euclid.acta/1485887376. 
  3. ^ Graham, Knuth & Patashnik 1994, pp. 448f.
  4. ^ de Bruijn 1981, p. 10.
  5. ^ インターネット・アーカイブ.
  6. ^ Graham, Knuth & Patashnik 1994, p. 448.
  7. ^ I. M. Vinogradov (2004). The Method of Trigonometrical Sums in the Theory of Numbers. Dover. p. ix. ISBN 0-486-43878-3. https://books.google.co.jp/books?id=sEaS79bAPGcC 
  8. ^ a b Knuth 1976.

参考文献

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関連項目

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