斐波拉契数列的递归、非递归、公式法多种方法实现
来源:互联网 发布:国际贸易统计数据库 编辑:程序博客网 时间:2024/04/24 00:26
实现斐波拉契数列:1,1,2,3,5,8...,当n>=3时,f(n)=f(n-1)+f(n-2)。
解:求解斐波拉契数列方法很多,这里提供了4种实现方法和代码,由于第5种数学公式方法代码太过繁琐,只做简单介绍
方法一:递归调用,每次递归的时候有大量重复计算,效率低,可将其调用的过程转化成一颗二叉树进行分析,二叉树的总结点个数不超过(2^n-1)个,由于其是不完全二叉树,那么函数计算的次数必小于(2^n-1),时间复杂度为O(2^n);递归调用的深度为n,空间复杂度为O(n)
方法二:非递归数组方式,循环中仍然有重复计算,时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(1)
方法三:非递归循环方式,将前两项的计算结果保存起来,无重复计算,时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(1)
方法四:直接利用数学公式法:f(n)={[(1+5^0.5)/2]^n - [(1-5^0.5)/2]^n}/(5^0.5),时间复杂度为O(1),空间复杂度为O(1)
实现代码如下:
#include<iostream>
#include<cmath>
using namespace std;
//方法一:递归调用,有大量重复计算,效率低
long long Fibonacci1(int n)
{
return (n < 2) ? n : Fibonacci1(n - 1) + Fibonacci1(n - 2);
}
//方法二:非递归数组方式,循环中仍然有重复计算
long long Fibonacci2(int n)
{
long long *fibArray = new long long[n + 1];
fibArray[0] = 0;
fibArray[1] = 1;
for (int i = 2; i <= n; i++)
{
fibArray[i] = fibArray[i - 1] + fibArray[i - 2];
}
long long ret = fibArray[n];
delete[] fibArray;
return ret;
}
//方法三:非递归循环方式,将前两项的计算结果保存起来,无重复计算
long long Fibonacci3(int n)
{
long long fibArray[3] = { 0, 1, n };//给fibArray数组赋初值
for (int i = 2; i <= n; i++)
{
fibArray[2] = fibArray[1] + fibArray[0];
fibArray[0] = fibArray[1];
fibArray[1] = fibArray[2];
}
return fibArray[2];
}
//方法四:直接利用数学公式法:f(n)={[(1+5^0.5)/2]^n - [(1-5^0.5)/2]^n}/(5^0.5)
long long Fibonacci4(int n)
{
return (pow((1 + sqrt(5.0)) / 2, n) - pow((1 - sqrt(5.0)) / 2, n)) / sqrt(5.0);
}
//测试代码
int main()
{
int num = 0;
int ret = 0;
cout << "请输入斐波拉契数列的序号:";
cin >> num;
ret = Fibonacci1(num);
/*ret = Fibonacci2(num);*/
/*ret = Fibonacci3(num);*/
/*ret = Fibonacci4(num);*/
cout << ret << endl;
system("pause");
return 0;
}
方法5:生僻的数学公式法
f(n) f(n-1) 1 1
[ ] = [ ]^(n-1)
f(n-1) f(n-2) 1 0
该公式可用数学归纳法进行证明,在矩阵乘法的变换证明过程中,要注意运用斐波拉契数列的性质:后一项为前面两项之和;该数学公式,应用矩阵的乘法,时间复杂度仅为O(log n),时间效率虽然低,但不够实用,源码太过繁琐,参考剑指0ffer面试题9的源码
本文出自 “岩枭” 博客,请务必保留此出处http://yaoyaolx.blog.51cto.com/10732111/1771249
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