זמן ריצה (Runtime) הוא מושג מרכזי בניתוח ובתכנון של אלגוריתמים במדעי המחשב.
הוא מייצג את הזמן שנדרש לאלגוריתם להשלים את פעולתו בהתבסס על אורך הקלט הנתון.
זמן הריצה חשוב במיוחד כאשר מנסים להשוות בין אלגוריתמים שונים ולבחור את האלגוריתם היעיל ביותר עבור בעיה מסוימת.
ביום המבחנים הראשון של גאמא סייבר נשאלים על זמני ריצה, לכן חשוב להבין את הנושא לעומק ולהבין איך משלבים זמני ריצה של פעולות שונות בקוד אחד ארוך.
בניתוח אלגוריתמים, אנו מתמקדים לרוב במקרה הגרוע ביותר (Worst Case). המקרה הגרוע ביותר הוא התרחיש שבו האלגוריתם ידרוש את הזמן הארוך ביותר לביצוע, בהתבסס על הקלט האפשרי הגרוע ביותר.
הניתוח הזה חשוב מכיוון שהוא מבטיח שזמן הריצה של האלגוריתם לא יעלה על זמן מסוים, גם בתרחישים הקשים ביותר.
לדוגמא, אם יש לנו אלגוריתם לחיפוש מספר במערך, המקרה הגרוע ביותר יהיה כאשר המספר שאנו מחפשים נמצא בסוף המערך או בכלל לא נמצא בו. במקרים כאלה, האלגוריתם יצטרך לעבור על כל המערך כדי למצוא את המספר או לוודא שהוא לא קיים.
כדי לייצג את זמן הריצה של אלגוריתם במקרים שונים, משתמשים בנוטציית O הגדולה (Big O Notation).
נוטציה זו מספקת הערכה עליונה לזמן הריצה של האלגוריתם במקרה הגרוע ביותר, ומציינת כיצד זמן הריצה משתנה ביחס לגודל הקלט.
דוגמאות לנוטציות O הגדולה:
(O(1 מייצג זמן ריצה קבוע. זה אומר שהאלגוריתם מבצע את פעולתו באותו זמן, ללא תלות בגודל הקלט. האלגוריתם אינו דורש לולאות או קריאות רקורסיביות שתלויות בגודל הקלט. לדוגמא:
באלגוריתם הזה, אנחנו פשוט מחזירים את האיבר הראשון במערך.
אין קשר בין זמן הריצה לגודל המערך; האלגוריתם תמיד ייקח את אותו זמן לביצוע. לכן, זמן הריצה הוא (1)O
(O(N מייצג זמן ריצה ליניארי. זה אומר שזמן הריצה של האלגוריתם גדל בצורה פרופורציונלית לגודל הקלט. לדוגמה:
באלגוריתם הזה, עלינו לעבור על כל איברי המערך כדי למצוא את x.
במקרה הגרוע ביותר, x נמצא בסוף המערך או לא נמצא בכלל, ולכן נצטרך לעבור על כל N האיברים. לכן, זמן הריצה הוא (O(N.
(O(N^2 מייצג זמן ריצה ריבועי. זה אומר שזמן הריצה של האלגוריתם גדל בצורה ריבועית לגודל הקלט. דוגמה לכך היא אלגוריתם שדורש לולאה מקוננת (Nested Loop):
באלגוריתם הזה, עבור כל איבר במערך, אנחנו עוברים על כל שאר האיברים כדי להדפיס את הזוגות האפשריים.
במקרה הגרוע ביותר, הלולאה החיצונית רצה N פעמים, והלולאה הפנימית רצה עד N-1 פעמים. לכן, זמן הריצה הכולל הוא (O(N^2.
במדעי המחשב, זמן ריצה הוא מונח חשוב לניתוח היעילות של אלגוריתמים. בזמן שאנחנו מתמקדים במקרים הגרועים ביותר, נוטציית O הגדולה משמשת כדי לתאר את זמן הריצה של אלגוריתם ולספק הערכה עליונה לביצועיו.
אלגוריתם עם זמן ריצה (O(1 הוא יעיל מאוד, שכן הוא אינו תלוי בגודל הקלט, בעוד שאלגוריתמים עם זמן ריצה (O(N ו- (O(N^2 הופכים פחות יעילים ככל שגודל הקלט גדל.
בנינו סימולציות בכל נושא לפי רמות כדי לדמות את יום המבחנים הראשון לגאמא סייבר.
ברוב השאלות מצורף גם הסבר מלא לפתרון, כדי ללמוד מההסבר לפני שעוברים לשאלה הבאה, כך לומדים הכי הרבה מהסימולציה ומפיקים את המיטב.
בסימולציה יש גם סטופר שיתן לכם אינדיקציה לגבי מהירות הפתרון שלכם.
ביום המבחנים עמידה בזמנים זה חלק חשוב מההכנה.
אם קיבלתם מתחת ל-80 מומלץ לחזור על ההסברים ולעשות את הסימולציה עוד פעם כדי לוודא שאתם באמת מוכנים ליום המבחנים של גאמא סייבר.