Що означає

Що означає $\log^{O(1)}n$ ?

Я знаю нотацію великого O, але це позначення не має для мене сенсу. Я нічого не можу знайти про це, тому що немає можливості пошукова система трактує це правильно.

Деякий контекст, речення, де я знайшов його, звучить "[...] ми називаємо функцію [ефективно], якщо вона використовує пробіл $O(\log n)$ і не більше часу $\log^{O(1)}n$ на елемент."

Вам потрібно на мить ігнорувати сильне відчуття, що " О " знаходиться в неправильному місці, і оратись із визначенням незалежно. f ( n ) = log O ( 1 ) n означає, що існують постійні k і n 0 такі, що при всіх n ≥ n 0 , f ( n ) ≤ log k ⋅ 1 n = log k n .$O$$f(n) = \log^{O(1)}n$$k$$n_0$$n\geq n_0$$f(n) \leq \log^{k\cdot 1}n = \log^k n$

Зауважте, що log k n означає ( log n ) k . Функції виду журналу O ( 1 ) п часто називають полілогаріфміческімі , і ви можете чути , як люди кажуть, « е є полілог  п .»$\log^k n$$(\log n)^k$$\log^{O(1)}n$$f$$n$

Ви помітите, що легко довести, що 2 n = O ( n ) , оскільки 2 n ≤ k n для всіх n ≥ 0 , де k = 2 . Вам може бути цікаво, чи 2 log n = log O ( 1 ) n . Відповідь - так, оскільки для досить великого n , log n ≥ 2 , тому 2 log n ≤ log 2 n для достатньо великих $2n=O(n)$$2n\leq k n$$n\geq 0$$k=2$$2\log n = \log^{O(1)}n$$n$$\log n\geq 2$$2\log n \leq \log^2n$н .$n$

У відповідній примітці ви часто бачите многочлени, написані як n O ( 1 ) : та сама ідея.$n^{O(1)}$

This is an abuse of notation that can be made sense of by the generally accepted placeholder convention: whenever you find a Landau term $O(f)$, replace it (in your mind, or on the paper) by an arbitrary function $g \in O(f)$.

So if you find

$\qquad f(n) = \log^{O(1)} n$

you are to read

$\qquad f(n) = \log^{g(n)} n$ for some $g \in O(1). \hspace{5cm} (1)$

Note the difference from saying "$\log$ to the power of some constant": $g = n \mapsto 1/n$ is a distinct possibility.

Warning: The author may be employing even more abuse of notation and want you to read

$\qquad f(n) \in O(\log^{g(n)} n)$ for some $g \in O(1). \hspace{4.3cm} (2)$

Note the difference between (1) and (2); while it works out to define the same set of positive-valued functions here, this does not always work. Do not move $O$ around in expressions without care!

It means that the function grows at most as $\log$ to the power of some constant, i.e. $\log^2(n)$ or $\log^5(n)$ or $\log^{99999}(n)$...

"At most $\log^{O(1)} n$" means that there is a constant $c$ such that what is being measured is $O(\log^c n)$.

In a more general context, $f(n) \in \log^{O(1)} n$ is equivalent to the statement that there exists (possibly negative) constants $a$ and $b$ such that $f(n) \in O(\log^a n)$ and $f(n) \in \Omega(\log^b n)$.

It is easy to overlook the $\Omega(\log^b n)$ lower bound. In a setting where that would matter (which would be very uncommon if you're exclusively interested in studying asymptotic growth), you shouldn't have complete confidence that the author actually meant the lower bound, and would have to rely on the context to make sure.

The literal meaning of the notation $\log^{O(1)} n$ is doing arithmetic on the family of functions, resulting in the family of all functions $\log^{g(n)} n$, where $g(n) \in O(1)$. This works in pretty much the same as how multiplying $O(g(n))$ by $h(n)$ results in $O(g(n) h(n))$, except that you get a result that isn't expressed so simply.

Since the details of the lower bound are in probably unfamiliar territory, it's worth looking at some counterexamples. Recall that any $g(n) \in O(1)$ is bounded in magnitude; that there is a constant $c$ such that for all sufficiently large $n$, $|g(n)| < c$.

When looking at asymptotic growth, usually only the upper bound $g(n) < c$ matters, since, e.g., you already know the function is positive. However, in full generality you have to pay attention to the lower bound $g(n) > -c$.

This means, contrary to more typical uses of big-oh notation, functions that decrease too rapidly can fail to be in $\log^{O(1)} n$; for example,

A counterexample of a somewhat different sort is that $-1 \notin \log^{O(1)} n$.