Materi Kompleksitas Algoritma
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Algoritma adalah sekumpulan berhingga dari instruksi-instruksi untuk melakukan perhitungan/ komputasi atau memecahkan suatu masalah. Sebuah algoritma tidak saja harus benar, tetapi juga harus efisien. Algoritma yang bagus adalah algoritma yang efektif dan efisien. Algoritma yang efektif diukur dari berapa jumlah waktu dan ruang (space) memori yang dibutuhkan untuk menjalankannya. Algoritma yang efisien adalah algoritma yang meminimumkan kebutuhan waktu dan ruang. Kebutuhan waktu dan ruang suatu algoritma bergantung pada ukuran masukan (n), yang menyatakan jumlah data yang diproses. Keefektifan algoritma dapat digunakan untuk menilai algoritma yang bagus.
Kita dapat mengukur waktu yang diperlukan oleh sebuah algoritma dengan menghitung banyaknya operasi/instruksi yang dieksekusi. Jika kita mengetahui besaran waktu (dalam satuan detik) untuk melaksanakan sebuah operasi tertentu, maka kita dapat menghitung berapa waktu sesungguhnya untuk melaksanakan algoritma tersebut.
BAB II
LANDASAN TEORI
II.1 Pengertian
Besaran yang dipakai untuk menerangkan model abstrak pengukuran waktu/ruang ini adalah kompleksitas algoritma.
Ada dua macam kompleksitas algoritma, yaitu: kompleksitas waktu dan kompleksitas ruang. Sebuah algoritma tidak saja harus benar, tetapi juga harus mangkus (efisien).
Algoritma yang bagus adalah algoritma yang mangkus. Kemangkusan algoritma diukur dari berapa jumlah waktu dan ruang (space) memori yang dibutuhkan untuk menjalankannya. Algoritma yang mangkus ialah algoritma yang meminimumkan kebutuhan waktu dan ruang.
Kebutuhan waktu dan ruang suatu algoritma bergantung pada ukuran masukan (n), yang menyatakan jumlah data yang diproses. Kemangkusan algoritma dapat digunakan untuk menilai algoritma yang terbaik.
Mengapa Kita Memerlukan Algoritma yang Mangkus?
Model Perhitungan Kebutuhan Waktu/Ruang
Kita dapat mengukur waktu yang diperlukan oleh sebuah algoritma dengan menghitung banyaknya operasi/instruksi yang dieksekusi.
Jika kita mengetahui besaran waktu (dalam satuan detik) untuk melaksanakan sebuah operasi tertentu, maka kita dapat menghitung berapa waktu sesungguhnya untuk melaksanakan algoritma tersebut.
BAB III
ISI
III.1 Kompleksitas Algoritma dan Penjelasan
Model Perhitungan Kebutuhan Waktu/Ruang
Kita dapat mengukur waktu yang diperlukan oleh sebuah algoritma dengan menghitung banyaknya operasi/instruksi yang dieksekusi.
Jika kita mengetahui besaran waktu (dalam satuan detik) untuk melaksanakan sebuah operasi tertentu, maka kita dapat menghitung berapa waktu sesungguhnya untuk melaksanakan algoritma tersebut.
Contoh 1. Menghitung rerata
a1 a2 a3 … an
Larik bilangan bulat
procedure HitungRerata(input a1, a2, ..., an : integer, output r : real)
{ Menghitung nilai rata-rata dari sekumpulan elemen larik integer a1, a2, ..., an.
Nilai rata-rata akan disimpan di dalam peubah r.
Masukan: a1, a2, ..., an
Keluaran: r (nilai rata-rata)
}
Deklarasi
k : integer
jumlah : real
Algoritma
jumlah0
k1
while k n do
jumlahjumlah + ak
kk+1
endwhile
{ k > n }
r jumlah/n { nilai rata-rata }
(i) Operasi pengisian nilai (jumlah0, k1, jumlahjumlah+ak, kk+1, dan r jumlah/n)
Jumlah seluruh operasi pengisian nilai adalah
t1 = 1 + 1 + n + n + 1 = 3 + 2n
(ii) Operasi penjumlahan (jumlah+ak, dan k+1)
Jumlah seluruh operasi penjumlahan adalah
t2 = n + n = 2n
(iii) Operasi pembagian (jumlah/n)
Jumlah seluruh operasi pembagian adalah
t3 = 1
Total kebutuhan waktu algoritma Hitung Rerata:
t = t1 + t2 + t3 = (3 + 2n)a + 2nb + c detik
Model perhitungan kebutuhan waktu seperti di atas kurang dapat diterima:
Dalam praktek kita tidak mempunyai informasi berapa waktu sesungguhnya untuk melaksanakan suatu operasi tertentu
Komputer dengan arsitektur yang berbeda akan berbeda pula lama waktu untuk setiap jenis operasinya.
Selain bergantung pada komputer, kebutuhan waktu sebuah program juga ditentukan oleh compiler bahasa yang digunakan.
Model abstrak pengukuran waktu/ruang harus independen dari pertimbangan mesin dan compiler apapun.
Besaran yang dipakai untuk menerangkan model abstrak pengukuran waktu/ruang ini adalah kompleksitas algoritma.
Ada dua macam kompleksitas algoritma, yaitu kompleksitas waktu dan kompleksitas ruang.
Kompleksitas waktu, T(n), diukur dari jumlah tahapan komputasi yang dibutuhkan untuk menjalankan algoritma sebagai fungsi dari ukuran masukan n.
Kompleksitas ruang, S(n), diukur dari memori yang digunakan oleh struktur data yang terdapat di dalam algoritma sebagai fungsi dari ukuran masukan n.
Dengan menggunakan besaran kompleksitas waktu/ruang algoritma, kita dapat menentukan laju peningkatan waktu (ruang) yang diperlukan algoritma dengan meningkatnya ukuran masukan n.
Kompleksitas Waktu
Dalam praktek, kompleksitas waktu dihitung berdasarkan jumlah operasi abstrak yang mendasari suatu algoritma, dan memisahkan analisisnya dari implementasi.
Contoh 2.
Tinjau algoritma menghitung rerata pada Contoh 1. Operasi yang mendasar pada algoritma tersebut adalah operasi penjumlahan elemen-elemen ak (yaitu jumlahjumlah+ak),
Kompleksitas waktu HitungRerata adalah T(n) = n.
Contoh 3.
Algoritma untuk mencari elemen terbesar di dalam sebuah larik (array) yang berukuran n elemen.
procedure CariElemenTerbesar(input a1, a2, ..., an : integer, output maks : integer)
{ Mencari elemen terbesar dari sekumpulan elemen larik integer a1, a2, ..., an.
Elemen terbesar akan disimpan di dalam maks.
Masukan: a1, a2, ..., an
Keluaran: maks (nilai terbesar)
}
Deklarasi
k : integer
Algoritma
maksa1
k2
while k n do
if ak > maks then
maksak
endif
ii+1
endwhile
{ k > n }
Kompleksitas waktu algoritma dihitung berdasarkan jumlah operasi perbandingan elemen larik (A[i] > maks).
Kompleksitas waktu Cari ElemenTerbesar : T(n) = n – 1
Kompleksitas waktu dibedakan atas tiga macam :
1. Tmax(n) : kompleksitas waktu untuk kasus terburuk (worst case),
kebutuhan waktu maksimum.
2. Tmin(n) : kompleksitas waktu untuk kasus terbaik (best case),
kebutuhan waktu minimum.
3. Tavg(n): kompleksitas waktu untuk kasus rata-rata (average case)
kebutuhan waktu secara rata-rata
Contoh 4.
Algoritma sequential search.
procedure PencarianBeruntun(input a1, a2, ..., an : integer, x : integer,
output idx : integer)
Deklarasi
k : integer
ketemu : boolean { bernilai true jika x ditemukan atau false jika x tidak ditemukan }
Algoritma:
k1
ketemu false
while (k n) and (not ketemu) do
if ak = x then
ketemutrue
else
k k + 1
endif
endwhile
{ k > n or ketemu }
if ketemu then { x ditemukan }
idxk
else
idx 0 { x tidak ditemukan }
endif
Jumlah operasi perbandingan elemen tabel:
1. Kasus terbaik: ini terjadi bila a1 = x.
Tmin(n) = 1
2. Kasus terburuk: bila an = x atau x tidak ditemukan.
Tmax(n) = n
3. Kasus rata-rata: Jika x ditemukan pada posisi ke-j, maka operasi perbandingan (ak = x)akan dieksekusi sebanyak j kali.
Tavg(n) =
Cara lain: asumsikan bahwa P(aj = x) = 1/n. Jika aj = x maka Tj yang dibutuhkan adalah Tj = j. Jumlah perbandingan elemen larik rata-rata:
Tavg(n) =
= =
Contoh 5.
Algoritma pencarian biner (bynary search).
procedure PencarianBiner(input a1, a2, ..., an : integer, x : integer,
output idx : integer)
Deklarasi
i, j, mid : integer
ketemu : boolean
Algoritma
i1
jn
ketemufalse
while (not ketemu) and ( i j) do
mid (i+j) div 2
if amid = x then
ketemu true
else
if amid < x then { cari di belahan kanan }
imid + 1
else { cari di belahan kiri }
jmid - 1;
endif
endif
endwhile
{ketemu or i > j }
if ketemu then
idxmid
else
idx0
endif
1. Kasus terbaik
Tmin(n) = 1
2. Kasus terburuk:
Tmax (n) = 2log n
Contoh 6.
Algoritma algoritma pengurutan pilih (selection sort).
procedure Urut(input/output a1, a2, ..., an : integer)
Deklarasi
i, j, imaks, temp : integer
Algoritma
for in downto 2 do { pass sebanyak n – 1 kali }
imaks1
for j2 to i do
if aj > aimaks then
imaksj
endif
endfor
{ pertukarkan aimaks dengan ai }
tempai
aiaimaks
aimakstemp
endfor
(i) Jumlah operasi perbandingan elemen
Untuk setiap pass ke-i,
i = 1 jumlah perbandingan = n – 1
i = 2 jumlah perbandingan = n – 2
i = 3 jumlah perbandingan = n – 3
i = k jumlah perbandingan = n – k
i = n – 1 jumlah perbandingan = 1
Jumlah seluruh operasi perbandingan elemen-elemen larik adalah
T(n) = (n – 1) + (n – 2) + … + 1 =
Ini adalah kompleksitas waktu untuk kasus terbaik dan terburuk, karena algoritma Urut tidak bergantung pada batasan apakah data masukannya sudah terurut atau acak.
(ii) Jumlah operasi pertukaran
Untuk setiap i dari 1 sampai n – 1, terjadi satu kali pertukaran elemen, sehingga jumlah operasi pertukaran seluruhnya adalah
T(n) = n – 1.
Jadi, algoritma pengurutan maksimum membutuhkan n(n – 1 )/2 buah operasi perbandingan elemen dan n – 1 buah operasi pertukaran.
Kompleksitas Waktu Asimptotik
Tinjau T(n) = 2n2 + 6n + 1
Perbandingan pertumbuhan T(n) dengan n2
n T(n) = 2n2 + 6n + 1 n2
10
100
1000
10.000 261
2061
2.006.001
1.000.060.001 100
1000
1.000.000
1.000.000.000
Untuk n yang besar, pertumbuhan T(n) sebanding dengan n2. Pada kasus ini, T(n) tumbuh seperti n2 tumbuh.
T(n) tumbuh seperti n2 tumbuh saat n bertambah. Kita katakan bahwa T(n) berorde n2 dan kita tuliskan
T(n) = O(n2)
Notasi “O” disebut notasi “O-Besar” (Big-O) yang merupakan notasi kompleksitas waktu asimptotik.
DEFINISI. T(n) = O(f(n)) (dibaca “T(n) adalah O(f(n)” yang artinya T(n) berorde paling besar f(n) ) bila terdapat konstanta C dan n0 sedemikian sehingga
T(n) C(f (n))
untuk n n0.
f(n) adalah batas atas (upper bound) dari T(n) untuk n yang besar.
Contoh 7.
Tunjukkan bahwa T(n) = 3n + 2 = O(n).
Penyelesaian:
3n + 2 = O(n)
karena
3n + 2 3n + 2n = 5n untuk semua n 1 (C = 5 dan n0 = 1).
Contoh 8.
Tunjukkan bahwa T(n) = 2n2 + 6n + 1 = O(n2).
Penyelesaian:
2n2 + 6n + 1 = O(n2)
karena
2n2 + 6n + 1 2n2 + 6n2 + n2 = 9n2 untuk semua n 1.
atau
karena
2n2 + 6n + 1 n2 + n2 + n2 = 3n2 untuk semua n 6 (C =3 dan n0 = 6).
TEOREMA. Bila T(n) = am nm + am-1 nm-1 + ... + a1n+ a0 adalah polinom derajat m maka T(n) = O(nm ).
TEOREMA.
Misalkan T1(n) = O(f(n)) dan T2(n) = O(g(n)), maka
(a) T1(n) + T2(n) = O(f(n)) + O(g(n)) = O(max(f(n), g(n))
(b) T1(n)T2(n) = O(f(n))O(g(n)) = O(f(n)g(n))
(c) O(cf(n)) = O(f(n)), c adalah konstanta
(d) f(n) = O(f(n))
Contoh 9.
Misalkan T1(n) = O(n) dan T2(n) = O(n2), maka
(a) T1(n) + T2(n) = O(max(n, n2)) = O(n2)
(b) T1(n)T2(n) = O(n.n2) = O(n3)
Contoh 10. O(5n2) = O(n2)
n2 = O(n2)
Aturan Untuk Menentukan Kompleksitas Waktu Asimptotik
Jika kompleksitas waktu T(n) dari algoritma diketahui,
Contoh: (i) pada algoritma cari_maksimum
T(n) = n – 1 = O(n)
(ii) pada algoritma pencarian_beruntun
Tmin(n) = 1 = O(1)
Tmax(n) = n = O(n)
Tavg(n) = (n + 1)/2 = O(n),
(iii) pada algoritma pencarian_biner,
Tmin(n) = 1 = O(1)
Tmax(n) = 2log n = O(2log n)
(iv) pada algoritma selection_sort
(v) T(n) = (n + 2) log(n2 + 1) + 5n2 = O(n2)
Penjelasannya adalah sebagai berikut:
T(n) = (n + 2) log(n2 + 1) + 5n2
= f(n)g(n) + h(n),
Kita rinci satu per satu:
f(n) = (n + 2) = O(n)
g(n) = log(n2 + 1) = O(log n), karena log(n2 + 1) log(2n2) = log 2 + log n2
= log 2 + 2 log n 3 log n untuk n > 2
h(n) = 5n2 = O(n2)
maka
T(n) = (n + 2) log(n2 + 1) + 5n2
= O(n)O(log n) + O(n2)
= O(n log n) + O(n2) = O(max(n log n, n2)) = O(n2)
Menghitung O-Besar untuk setiap instruksi di dalam algoritma dengan panduan di bawah ini, kemudian menerapkan teorema O-Besar.
(a) Pengisian nilai (assignment), perbandingan, operasi aritmetik, read, write membutuhkan waktu O(1).
(b) Pengaksesan elemen larik atau memilih field tertentu dari sebuah record membutuhkan waktu O(1).
Contoh:
read(x); O(1)
x:=x + a[k]; O(1) + O(1) + O(1) = O(1)
writeln(x); O(1)
Kompleksitas waktu asimptotik = O(1) + O(1) + O(1) = O(1)
Penjelasan: O(1) + O(1) + O(1) = O(max(1,1)) + O(1)
= O(1) + O(1) = O(max(1,1)) = O(1)
(c) if C then S1 else S2; membutuhkan waktu
TC + max(TS1,TS2)
Contoh:
read(x); O(1)
if x mod 2 = 0 then O(1)
begin
x:=x+1; O(1)
writeln(x); O(1)
end
else
writeln(x); O(1)
Kompleksitas waktu asimptotik:
= O(1) + O(1) + max(O(1)+O(1), O(1))
= O(1) + max(O(1),O(1))
= O(1) + O(1)
= O(1)
(d) Kalang for. Kompleksitas waktu kalang for adalah jumlah pengulangan dikali dengan kompleksitas waktu badan (body) kalang.
Contoh
for i:=1 to n do
jumlah:=jumlah + a[i]; O(1)
Kompleksitas waktu asimptotik = n . O(1)
= O(n .1)
= O(n)
Contoh: kalang bersarang
for i:=1 to n do
for j:=1 to n do
a[i,j]:=0; O(1)
Kompleksitas waktu asimptotik:
nO(n) = O(n.n) = O(n2)
Contoh: kalang bersarang dengan dua buah instruksi
for i:=1 to n do
for j:=1 to i do
begin
a:=a+1; O(1)
b:=b-2 O(1)
end;
waktu untuk a:=a+1 : O(1)
waktu untuk b:=b-2 : O(1)
total waktu untuk badan kalang = O(1) + O(1) = O(1)
kalang terluar dieksekusi sebanyak n kali
kalang terdalam dieksekusi sebanyak i kali, i = 1, 2, …, n jumlah pengulangan seluruhnya = 1 + 2 + … + n
= n(n + 1)/2
kompleksitas waktu asimptotik = n(n + 1)/2 .O(1)
= O(n(n + 1)/2) = O(n2)
(e) while C do S; dan repeat S until C; Untuk kedua buah kalang, kompleksitas waktunya adalah jumlah pengulangan dikali dengan kompleksitas waktu badan C dan S.
Contoh: kalang tunggal sebanyak n-1 putaran
i:=2; O(1)
while i <= n do O(1)
begin
jumlah:=jumlah + a[i]; O(1)
i:=i+1; O(1)
end;
Kompleksitas waktu asimptotiknya adalah
= O(1) + (n-1) { O(1) + O(1) + O(1) }
= O(1) + (n-1) O(1)
= O(1) + O(n-1)
= O(1) + O(n)
= O(n)
Contoh: kalang yang tidak dapat ditentukan panjangnya:
ketemu:=false;
while (p <> Nil) and (not ketemu) do
if p^.kunci = x then
ketemu:=true
else
p:=p^.lalu
{ p = Nil or ketemu }
Di sini, pengulangan akan berhenti bila x yang dicari ditemukan di dalam senarai. Jika jumlah elemen senarai adalah n, maka kompleksitas waktu terburuknya adalah O(n) -yaitu kasus x tidak ditemukan.
Prosedur dan fungsi. Waktu yang dibutuhkan untuk memindahkan kendali ke rutin yang dipanggil adalah O(1).
Pengelompokan Algoritma Berdasarkan Notasi O-Besar
Kelompok Algoritma Nama
O(1)
O(log n)
O(n)
O(n log n)
O(n2)
O(n3)
O(2n)
O(n!)
Konstan
logaritmik
lanjar
n log n
kuadratik
kubik
eksponensial
faktorial
Urutan spektrum kompleksitas waktu algoritma adalah :
algoritma polinomial algoritma eksponensial
Penjelasan masing-masing kelompok algoritma adalah sebagai berikut [SED92]:
O(1) Kompleksitas O(1) berarti waktu pelaksanaan algoritma adalah tetap, tidak bergantung pada ukuran masukan. Contohnya prosedur tukar di bawah ini:
procedure tukar(var a:integer; var b:integer);
var
temp:integer;
begin
temp:=a;
a:=b;
b:=temp;
end;
Di sini jumlah operasi penugasan (assignment) ada tiga buah dan tiap operasi dilakukan satu kali. Jadi, T(n) = 3 = O(1).
O(log n) Kompleksitas waktu logaritmik berarti laju pertumbuhan waktunya berjalan lebih lambat daripada pertumbuhan n. Algoritma yang termasuk kelompok ini adalah algoritma yang memecahkan persoalan besar dengan mentransformasikannya menjadi beberapa persoalan yang lebih kecil yang berukuran sama (misalnya algoritma pencarian_biner). Di sini basis algoritma tidak terlalu penting sebab bila n dinaikkan dua kali semula, misalnya, log n meningkat sebesar sejumlah tetapan.
O(n) Algoritma yang waktu pelaksanaannya lanjar umumnya terdapat pada kasus yang setiap elemen masukannya dikenai proses yang sama, misalnya algoritma pencarian_beruntun. Bila n dijadikan dua kali semula, maka waktu pelaksanaan algoritma juga dua kali semula.
O(n log n) Waktu pelaksanaan yang n log n terdapat pada algoritma yang memecahkan persoalan menjadi beberapa persoalan yang lebih kecil, menyelesaikan tiap persoalan secara independen, dan menggabung solusi masing-masing persoalan. Algoritma yang diselesaikan dengan teknik bagi dan gabung mempunyai kompleksitas asimptotik jenis ini. Bila n = 1000, maka n log n mungkin 20.000. Bila n dijadikan dua kali semual, maka n log n menjadi dua kali semula (tetapi tidak terlalu banyak)
O(n2) Algoritma yang waktu pelaksanaannya kuadratik hanya praktis digunakan untuk persoalana yang berukuran kecil. Umumnya algoritma yang termasuk kelompok ini memproses setiap masukan dalam dua buah kalang bersarang, misalnya pada algoritma urut_maks. Bila n = 1000, maka waktu pelaksanaan algoritma adalah 1.000.000. Bila n dinaikkan menjadi dua kali semula, maka waktu pelaksanaan algoritma meningkat menjadi empat kali semula.
O(n3) Seperti halnya algoritma kuadratik, algoritma kubik memproses setiap masukan dalam tiga buah kalang bersarang, misalnya algoritma perkalian matriks. Bila n = 100, maka waktu pelaksanaan algoritma adalah 1.000.000. Bila n dinaikkan menjadi dua kali semula, waktu pelaksanan algoritma meningkat menjadi delapan kali semula.
O(2n) Algoritma yang tergolong kelompok ini mencari solusi persoalan secara "brute force", misalnya pada algoritma mencari sirkuit Hamilton (lihat Bab 9). Bila n = 20, waktu pelaksanaan algoritma adalah 1.000.000. Bila n dijadikan dua kali semula, waktu pelaksanaan menjadi kuadrat kali semula!
O(n!) Seperti halnya pada algoritma eksponensial, algoritma jenis ini memproses setiap masukan dan menghubungkannya dengan n - 1 masukan lainnya, misalnya algoritma Persoalan Pedagang Keliling (Travelling Salesperson Problem - lihat bab 9). Bila n = 5, maka waktu pelaksanaan algoritma adalah 120. Bila n dijadikan dua kali semula, maka waktu pelaksanaan algoritma menjadi faktorial dari 2n.
Nilai masing-masing fungsi untuk setiap bermacam-macam nilai n
log n n n log n n2 n3 2n n!
0 1 0 1 1 2 1
1 2 2 4 8 4 2
2 4 8 16 64 16 24
3 9 24 64 512 256 362880
4 16 64 256 4096 65536 20922789888000
5 32 160 1024 32768 4294967296 (terlalu besar )
Sebuah masalah yang mempunyai algoritma dengan kompleksitas polinomial kasus-terburuk dianggap mempunyai algoritma yang “bagus”; artinya masalah tersebut mempunyai algoritma yang mangkus, dengan catatan polinomial tersebut berderajat rendah. Jika polinomnya berderajat tinggi, waktu yang dibutuhkan untuk mengeksekusi algoritma tersebut panjang. Untunglah pada kebanyakan kasus, fungsi polinomnya mempunyai derajat yang rendah.
Suatu masalah dikatakan tractable (mudah dari segi komputasi) jika ia dapat diselesaikan dengan algoritma yang memiliki kompleksitas polinomial kasus terburuk (artinya dengan algoritma yang mangkus), karena algoritma akan menghasilkan solusi dalam waktu yang lebih pendek [ROS99]. Sebaliknya, sebuah masalah dikatakan intractable (sukar dari segi komputasi) jika tidak ada algoritma yang mangkus untuk menyelesaikannya.
Masalah yang sama sekali tidak memiliki algoritma untuk memecahkannya disebut masalah tak-terselesaikan (unsolved problem). Sebagai contoh, masalah penghentian (halting problem) jika diberikan program dan sejumlah masukan, apakah program tersebut berhenti pada akhirnya.
Kebanyakan masalah yang dapat dipecahkan dipercaya tidak memiliki algoritma penyelesaian dalam kompleksitas waktu polinomial untuk kasus terburuk, karena itu dianggap intractable. Tetapi, jika solusi masalah tersebut ditemukan, maka solusinya dapat diperiksa dalam waktu polinomial. Masalah yang solusinya dapat diperiksa dalam waktu polinomial dikatakan termasuk ke dalam kelas NP (non-deterministic polynomial). Masalah yang tractable termasuk ke dalam kelas P (polynomial). Jenis kelas masalah lain adalah kelas NP-lengkap (NP-complete). Kelas masalah NP-lengkap memiliki sifat bahwa jika ada sembarang masalah di dalam kelas ini dapat dipecahkan dalam waktu polinomial, berarti semua masalah di dalam kelas tersebut dapat dipecahkan dalam waktu polinomial. Atau, jika kita dapat membuktikan bahwa salah satu dari masalah di dalam kelas itu intractable, berarti kita telah membuktikan bahwa semua masalah di dalam kelas tersebut intractable. Meskipun banyak penelitian telah dilakukan, tidak ada algoritma dalam waktu polinomial yang dapat memecahkan masalah di dalam kelas NP-lengkap. Secara umum diterima, meskipun tidak terbuktikan, bahwa tidak ada masalah di dalam kelas NP-lengkap yang dapat dipecahkan dalam waktu polinomial.
Notasi Omega-Besar dan Tetha-Besar
Definisi -Besar adalah:
T(n) = (g(n)) (dibaca “T(n) adalah Omega (f(n)” yang artinya T(n) berorde paling kecil g(n) ) bila terdapat tetapan C dan n0 sedemikian sehingga
T(n) C(f (n))
untuk n n0.
Definisi -Besar,
T(n) = (h(n)) (dibaca “T(n) adalah tetha h(n)” yang artinya T(n) berorde sama dengan h(n) jika T(n) = O(h(n)) dan T(n) = (g(n)).
Contoh:
Tentukan notasi dan untuk T(n) = 2n2 + 6n + 1.
Jawab:
Karena 2n2 + 6n + 1 2n2 untuk n 1,
maka dengan C = 2 kita memperoleh
2n2 + 6n + 1 = (n2)
Karena 2n2 + 5n + 1 = O(n2) dan 2n2 + 6n + 1 = (n2),
maka 2n2 + 6n + 1 = (n2).
Contoh:
Tentukan notasi notasi O, dan untuk T(n) = 5n3 + 6n2 log n.
Jawab:
Karena 0 6n2 log n 6n3, maka 5n3 + 6n2 log n 11n3 untuk n 1. Dengan mengambil C = 11, maka
5n3 + 6n2 log n = O(n3)
Karena 5n3 + 6n2 log n 5n3 untuk n 1, maka maka dengan mengambil C = 5 kita memperoleh
5n3 + 6n2 log n = (n3)
Karena 5n3 + 6n2 log n = O(n3) dan 5n3 + 6n2 log n = (n3), maka 5n3 + 6n2 log n = (n3)
Contoh:
Tentukan notasi notasi O, dan untuk T(n) = 1 + 2 + … + n.
Jawab:
1 + 2 + … + n = O(n2) karena
1 + 2 + … + n n + n + … + n = n2 untuk n 1.
1 + 2 + … + n = (n) karena
1 + 2 + … + n 1 + 1 + … + 1 = n untuk n 1.
1 + 2 + … + n n/2 + … + (n – 1) + n
n/2 + … + n/2 + n/2
= (n + 1)/2 n/2
(n/2)(n/2)
= n2/4
Kita menyimpulkan bahwa
1 + 2 + … + n = (n2)
Oleh karena itu,
1 + 2 + … + n = (n2)
TEOREMA. Bila T(n) = am nm + am-1 nm-1 + ... + a1n+ a0 adalah polinom derajat m maka T(n) adalah berorde nm.
BAB IV
KESIMPULAN
Sebuah algoritma tidak saja harus benar, tetapi juga harus mangkus (efisien).
Algoritma yang bagus adalah algoritma yang mangkus.
Kemangkusan algoritma diukur dari berapa jumlah waktu dan ruang (space) memori yang dibutuhkan untuk menjalankannya.
Algoritma yang mangkus ialah algoritma yang meminimumkan kebutuhan waktu dan ruang.
Kebutuhan waktu dan ruang suatu algoritma bergantung pada ukuran masukan (n), yang menyatakan jumlah data yang diproses.
Kemangkusan algoritma dapat digunakan untuk menilai algoritma yang terbaik.
Semoga Bermanfaat :))
0 komentar:
Post a Comment