Notação Big-O do Zero
Entenda por que o crescimento assintótico importa, como eliminar constantes e termos de menor ordem e como interpretar Big-O rapidamente.
Notação Big-O do Zero é uma aula grátis de Coding Interview Prep no CoddyKit. Esta é a aula 1 de 4. Você pode ler a aula completa abaixo gratuitamente — depois pratica ao vivo no navegador com um editor de código integrado e um tutor de IA 24/7. Faz parte do caminho de aprendizado de Coding Interview Prep, e seu progresso é sincronizado entre a web e o app CoddyKit. O curso de Coding Interview Prep inclui 4 aulas no total.
Por que medir a eficiência de um algoritmo?
Dois programas podem estar corretos, mas um termina em um instante enquanto o outro leva horas. A complexidade de tempo descreve como o tempo de execução cresce à medida que a entrada aumenta.
# O(n) approach
def find_max_linear(nums):
m = nums[0]
for n in nums:
if n > m: m = n
return m
# O(n^2) approach (unnecessary double loop)
def find_max_quadratic(nums):
for i in range(len(nums)):
is_max = all(nums[i] >= nums[j] for j in range(len(nums)))
if is_max: return nums[i]
print(find_max_linear([3, 1, 4, 1, 5, 9])) # 9Big-O: limite superior assintótico
Big-O descreve o limite superior, no pior caso, de como o custo cresce. O truque é remover constantes e termos menores, pois somente o termo dominante importa em grande escala. Consulte o código.
# T(n) = 3n^2 + 5n + 100 is O(n^2)
# because the n^2 term dominates for large n
# T(n) = 2n + 1000 is O(n)
# the constant 1000 becomes negligible
# Rule: drop constants and lower-order terms
# 5n^3 + 2n^2 + n + 1 => O(n^3)
# 100 * log(n) + n => O(n)
print('O(n^2) example: counting iterations')
n = 1000
count = sum(1 for i in range(n) for j in range(n))
print(count) # 1_000_000 = n^2Classes comuns de complexidade
Da mais rápida à mais lenta: O(1), O(log n), O(n), O(n log n), O(n^2), O(2^n), O(n!). Conhecê-las permite escolher a abordagem certa antes de escrever uma única linha.
import math
n = 1000
print(f'O(1): {1}')
print(f'O(log n): {int(math.log2(n))}')
print(f'O(n): {n}')
print(f'O(n log n): {int(n * math.log2(n))}')
print(f'O(n^2): {n**2}')
# O(2^n) for n=1000 is astronomically large
# O(n!) even largerEliminando constantes: por que isso importa
Executar 5n passos ou 2n passos resulta em O(n) — as constantes dependem do hardware, não do algoritmo. A notação Big-O as elimina para que você compare o crescimento em condições equivalentes.
# Both are O(n) — different constants
def count_a(n):
total = 0
for i in range(n): # n ops
total += 1
for i in range(n): # n ops
total += 1
return total # T(n) = 2n => O(n)
def count_b(n):
total = 0
for i in range(5 * n): # 5n ops
total += 1
return total # T(n) = 5n => O(n)
print(count_a(10), count_b(10)) # 20 50Melhores, médios e piores casos
Big-O representa o pior caso; Omega representa o melhor caso; Theta é um limite justo para ambos. Quando um entrevistador pergunta sobre «a complexidade», quase sempre quer dizer o pior caso.
def linear_search(nums, target):
for i, n in enumerate(nums):
if n == target:
return i # best case: target at index 0 => O(1)
return -1 # worst case: not found => O(n)
# Best case O(1): target is first element
print(linear_search([5,1,2,3], 5)) # 0
# Worst case O(n): target not in list
print(linear_search([1,2,3,4], 9)) # -1O(log n): reduzindo o espaço de busca pela metade
Um algoritmo é O(log n) quando reduz a entrada pela metade a cada etapa, como na busca binária. Mesmo para um bilhão de itens, são apenas cerca de 30 etapas — incrivelmente rápido. Consulte o código.
def binary_search(arr, target):
lo, hi = 0, len(arr) - 1
steps = 0
while lo <= hi:
steps += 1
mid = (lo + hi) // 2
if arr[mid] == target:
return mid, steps
elif arr[mid] < target:
lo = mid + 1
else:
hi = mid - 1
return -1, steps
import math
arr = list(range(1000))
idx, s = binary_search(arr, 999)
print(f'Found at {idx} in {s} steps (log2(1000)~={math.log2(1000):.1f})')O(n log n): limite inferior da ordenação
Qualquer algoritmo de ordenação por comparação precisa de pelo menos O(n log n) no pior caso — um limite inferior matemático real. Portanto, ordenar e depois percorrer resulta em O(n log n) no total, não em O(n^2). O código mostra a ordenação por intercalação.
# Merge sort: O(n log n)
def merge_sort(arr):
if len(arr) <= 1:
return arr
mid = len(arr) // 2
left = merge_sort(arr[:mid])
right = merge_sort(arr[mid:])
return merge(left, right)
def merge(a, b):
res, i, j = [], 0, 0
while i < len(a) and j < len(b):
if a[i] <= b[j]: res.append(a[i]); i+=1
else: res.append(b[j]); j+=1
return res + a[i:] + b[j:]
print(merge_sort([5,2,8,1,9,3])) # [1,2,3,5,8,9]Complexidade amortizada
A análise amortizada calcula o custo médio ao longo de muitas operações. O append do Python tem custo amortizado O(1): geralmente é instantâneo, e a rara redimensão O(n) é distribuída entre todos os append.
# Dynamic array append is O(1) amortised
import sys
lst = []
capacities = []
for i in range(16):
lst.append(i)
capacities.append(sys.getsizeof(lst))
# Size jumps show reallocation events
for i, c in enumerate(capacities):
if i > 0 and capacities[i] != capacities[i-1]:
print(f'Realloc at i={i}, new size={c} bytes')Reconhecendo a complexidade no código
Uma regra rápida: conte os laços. Um laço é O(n), dois laços aninhados são O(n^2), e um laço que reduz pela metade é O(log n). Passagens independentes são somadas; apenas laços aninhados são multiplicados. Consulte o código.
# Two independent passes: O(n) + O(n) = O(n)
def two_passes(nums):
total = sum(nums) # O(n)
mean = total / len(nums)
diffs = [abs(n - mean) for n in nums] # O(n)
return max(diffs) # O(n)
# Overall: O(n) -- NOT O(n^2)
# Nested loops: O(n) * O(n) = O(n^2)
def all_pairs(nums):
pairs = []
for i in range(len(nums)): # O(n)
for j in range(i+1, len(nums)): # O(n)
pairs.append((nums[i], nums[j]))
return pairs # O(n^2)Noções básicas de complexidade espacial
A complexidade espacial acompanha a memória extra usada além da entrada. Uma inversão no próprio local é O(1); um mapa hash é O(n). Quando você troca tempo por espaço, sempre informe ambos.
# O(1) space: reverse in-place
def reverse_inplace(arr):
l, r = 0, len(arr) - 1
while l < r:
arr[l], arr[r] = arr[r], arr[l]
l += 1; r -= 1
# O(n) space: create reversed copy
def reverse_copy(arr):
return arr[::-1]
a = [1, 2, 3, 4, 5]
reverse_inplace(a)
print(a) # [5, 4, 3, 2, 1]Falando sobre complexidade em entrevistas
Sempre informe voluntariamente a complexidade, sem esperar que perguntem: «Este algoritmo usa O(n log n) de tempo e O(n) de espaço». Em seguida, ofereça uma opção mais rápida. Esse hábito demonstra experiência de verdade.
# Example of explaining complexity step by step
def two_sum(nums, target):
# O(n) time: one pass through nums
# O(n) space: hash map stores up to n elements
seen = {} # value -> index
for i, n in enumerate(nums):
complement = target - n
if complement in seen: # O(1) lookup
return [seen[complement], i]
seen[n] = i
return []
print(two_sum([2, 7, 11, 15], 9)) # [0, 1]Verificação rápida
Verificação rápida — mostre o que você assimilou sobre Big-O e as classes de complexidade. É uma pergunta só; você consegue. 🎯
Recapitulação da lição
Recapitulação: Big-O representa o crescimento no pior caso com as constantes eliminadas; você conhece as classes de O(1) a O(n!), e laços independentes são somados enquanto laços aninhados são multiplicados.
Perguntas Frequentes
A aula “Notação Big-O do Zero” é grátis?
Sim — o texto completo de “Notação Big-O do Zero” é grátis para ler aqui na web. Para praticá-la interativamente (um editor de código integrado e um tutor de IA 24/7) e desbloquear o restante do curso de Coding Interview Prep, atualize para CoddyKit PRO. O curso de Coding Interview Prep inclui 4 aulas no total.
O que vou aprender em “Notação Big-O do Zero”?
Entenda por que o crescimento assintótico importa, como eliminar constantes e termos de menor ordem e como interpretar Big-O rapidamente. Você pratica Coding Interview Prep com código prático que executa diretamente no navegador, e um tutor de IA 24/7 responde suas dúvidas enquanto trabalha na aula.
Preciso ter experiência prévia para começar Coding Interview Prep?
Nenhuma experiência prévia é necessária. Coding Interview Prep no CoddyKit é estruturado para alunos iniciantes até avançados, então você pode começar aqui ou desde o início e aprender no seu ritmo. Esta é a aula 1 de 4.
Quanto tempo leva a aula “Notação Big-O do Zero”?
A maioria das aulas CoddyKit leva cerca de 5–10 minutos. Cada uma é compacta e interativa, então você faz progresso constante e retoma exatamente de onde parou entre web e app.
Posso escrever e executar código nesta aula de Coding Interview Prep?
Sim. Cada aula de Coding Interview Prep inclui um editor de código integrado, então você escreve e executa código real direto no navegador e recebe feedback de IA instantaneamente — nenhuma configuração local necessária.
Todas as aulas deste curso
- Notação Big-O do Zero
- Analisando Laços e Laços Aninhados
- Recursão e o Método da Árvore de Recorrência
- Complexidade de Espaço e Compromissos