寫(xiě)一個(gè)函數(shù),輸入n,求斐波那契(Fibonacci)數(shù)列的第n項(xiàng)。斐波那契數(shù)列的定義如下:
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0 n = 0
F(n) = 1 n = 1
F(n-1)+F(n-2) n > 1
也就是斐波那契數(shù)列為{0,1,1,2,3,5,8,13,21,......F(n-1)+F(n-2)};
首先可以想到,因?yàn)橐蟮趎個(gè)斐波那契數(shù),就需要知道第n-1和第n-2個(gè)斐波那契數(shù),而求第n-1個(gè)斐波那契數(shù)就需要知道第n-2個(gè)和第n-3個(gè)斐波那契數(shù),第n-2個(gè)斐波那契數(shù)就需要知道第n-3和第n-4個(gè)斐波那契數(shù)......這樣的話,可以用遞歸來(lái)實(shí)現(xiàn):
#include <iostream> using namespace std; long long Fib(size_t n) { if(n < 2) return n; else return Fib(n-1)+Fib(n-2); } int main() { size_t n = 18; long long ret = Fib(n); cout<<"Fibonacci number of "<<n<<" is: "<<ret<<endl; return 0; }
運(yùn)行程序可得結(jié)果:
可以看到第18個(gè)斐波那契數(shù)為2584,這種情況下是沒(méi)什么問(wèn)題的,但如果將n的值再設(shè)大一點(diǎn)的話,比如38,或者48、58,就會(huì)發(fā)現(xiàn)半天運(yùn)算不出來(lái)結(jié)果,這是因?yàn)檫f歸會(huì)有棧的開(kāi)銷,而一個(gè)稍微大點(diǎn)的n就會(huì)連續(xù)壓十幾個(gè)甚至好幾十個(gè)棧,這樣的話,系統(tǒng)的運(yùn)算效率就大大降低了,因此,用遞歸來(lái)計(jì)算斐波那契數(shù)并不是最高效的解法。
遞歸是不斷地壓棧釋放棧,在每一塊開(kāi)辟出來(lái)的棧中保存有n個(gè)斐波那契數(shù),那么,除了用遞歸,也可以用數(shù)組來(lái)依次存儲(chǔ)從0到n個(gè)斐波那契數(shù),用循環(huán)來(lái)代替棧的開(kāi)銷,代碼可如下:
long long Fib(size_t n) { if(n < 2) //當(dāng)n小于2的時(shí)候就可以直接返回效率高,就不必再開(kāi)辟釋放空間了 return n; long long *p = new long long[n+1];//因?yàn)閚相當(dāng)于下標(biāo),存在第0個(gè)斐波那契數(shù),因此要開(kāi)辟n+1的大小 p[0] = 0; p[1] = 1; for(size_t i = 2; i <= n; ++i)//循環(huán)控制條件下標(biāo)為n的值才是要返回的值 { p[i] = p[i-1] + p[i-2]; } long long ret = p[n]; delete[] p;//記得釋放空間,否則會(huì)有內(nèi)存泄露 return ret; }
運(yùn)行上面的程序,會(huì)發(fā)現(xiàn)無(wú)論n為多大結(jié)果很快就能夠得出來(lái),這樣的運(yùn)行效率是比遞歸壓棧要高的多的;
可是,上面的程序還是存在問(wèn)題,因?yàn)槿绻鹡的值比較大的話,開(kāi)辟的空間也會(huì)很大,但是我們會(huì)發(fā)現(xiàn),要求第n個(gè)斐波那契數(shù),只需要知道它前面的兩個(gè)數(shù)然后相加起來(lái)就可以了,也就是說(shuō),明明只需要三個(gè)數(shù)據(jù)的空間用來(lái)存放數(shù)據(jù)就好了卻要開(kāi)辟出很大的一塊空間來(lái)將n前面所有的數(shù)據(jù)都給存放起來(lái),因此,上面的程序雖然比遞歸壓棧效率要高,但是卻比較浪費(fèi)存儲(chǔ)空間;上面的代碼還是可以優(yōu)化為如下的:
long long Fib(size_t n) { if(n < 2) return n; long long f0, f1, f2; //定義三個(gè)變量 f0 = 0; f1 = 1; for(size_t i = 2; i <= n; ++i) { f2 = f0 + f1; //每一次都用三個(gè)變量來(lái)回交換,因?yàn)橐髇只需要知道前面兩個(gè)數(shù)就可以了 f0 = f1; f1 = f2; } return f2; }
《完》
當(dāng)前標(biāo)題:求斐波那契數(shù)列的第n項(xiàng)值——9
網(wǎng)頁(yè)鏈接:http://chinadenli.net/article16/gophgg.html
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