斐波那契数列的算法函数



我不一定在寻找答案,但我在寻找这个问题的问题是什么。在准备面试时发现了这个问题,但不知道他们在问什么?

编写遍历斐波那契数列并返回的函数作为参数传入的索引。

首先,您可以使用这个来自wiki的链接更新有关斐波那契的基本数学信息。看看这个快速计算公式。你可以在这个链接中阅读所有关于它的内容。

这是计算第n个斐波那契数的递归函数,耗时为O(2^n):

 int Fibonacci(int n) {  
        if (n == 0 || n == 1)  return n;
        else
        return Fibonacci(n - 1) + Fibonacci(n - 2); }

计算序列

你可能会说,在实际计算在计算机上的斐波那契数列,你最好使用原始的递归关系,f[n]=f[n−1]+f[n−2]。我倾向于同意。使用对于大n的直接闭合解,你需要保持a非常精确。即使小数点后9位,例如,Fn≈round(0.723606798⋅(1.618033989)n)只对直到n=38(观察这里和这里)。此外,添加整数也很麻烦计算成本更低,比对a取幂更精确符号分数或浮点值

计算第n个斐波那契数是一个更好的主意,并且是O(n)时间:

int Fibonacci(int n) { 
if(n <= 0) return 0;
if(n > 0 && n < 3) return 1;
int result = 0;
int preOldResult = 1;
int oldResult = 1;
for (int i=2;i<n;i++) { 
    result = preOldResult + oldResult;
    preOldResult = oldResult;
    oldResult = result;
}
return result;}

这是计算第n个斐波那契数的最佳方法,耗时为O(log(n)):

这个链接:

正如你已经猜到的那样,这将非常相似。使用x * x矩阵的n次幂

|1 0 0 0  .... 1 1|
|1 
|  1
|    1
|      1
|        1
...................
...................
|          ... 1 0|

这很容易理解如果你将这个矩阵与向量

相乘
f(n-1), f(n-2), ... , f(n-x+1), f(n-x)

结果是

f(n), f(n-1), ... , f(n-x+1)

矩阵幂可以在O(log(n))时间内完成(当x被认为是常数时)。

对于斐波那契递归,也有一个封闭的公式解,见这里http://en.wikipedia.org/wiki/Fibonacci_number,寻找Binet或Moivre的公式。

,看看:

在我看来,你被要求返回第n个斐波那契数。,其中n是传递的参数。您可以使用各种方法来回答这个问题,然而所有这些方法在时间复杂度和代码复杂度上都是不同的。

方法1(使用递归)一个简单的方法,即直接递归实现上述数学递归关系。

int fib(int n)
{
    if ( n <= 1 )
    return n;
    return fib(n-1) + fib(n-2);
}

时间复杂度:T(n) = T(n-1) + T(n-2),呈指数型。我们可以观察到这个实现做了很多重复的工作(参见下面的递归树)。所以对于第n个斐波那契数来说,这是一个糟糕的实现。

                     fib(5)   
                 /                  
           fib(4)                fib(3)   
         /                      /     
     fib(3)      fib(2)         fib(2)    fib(1)
    /             /           /      

fib(2) fib(1) fib(0) fib(1) fib(0)/心房纤颤(1)fib (0)额外空间:如果考虑函数调用堆栈大小,则为O(n),否则为O(1)。

方法二(使用动态规划)我们可以通过存储到目前为止计算的斐波那契数来避免方法1的重复工作。

int fib(int n)
{
     /* Declare an array to store fibonacci numbers. */
      int f[n+1];
      int i;
     /* 0th and 1st number of the series are 0 and 1*/
     f[0] = 0;
     f[1] = 1;
    for (i = 2; i <= n; i++)
    {
       /* Add the previous 2 numbers in the series
        and store it */
       f[i] = f[i-1] + f[i-2];
    }
    return f[n];
}

时间复杂度:O(n)额外空间:O(n)

方法3(空间优化方法2)我们可以通过存储前两个数字来优化方法2中使用的空间,因为这是我们获得下一个序列Fibannaci数所需要的全部。

 int fib(int n)
 {
      int a = 0, b = 1, c, i;
      if( n == 0)
       return a;
      for (i = 2; i <= n; i++)
      {
        c = a + b;
        a = b;
       b = c;
    }
    return b;
  }

时间复杂度:O(n)额外空间:0 (1)

方法4(使用矩阵{{1,1},{0,1}}的幂)这是另一个O(n),它依赖于这样一个事实:如果我们将矩阵M ={{1,1},{0,1}}与自身相乘n次(换句话说,计算幂(M, n)),那么我们得到(n+1)个斐波那契数作为结果矩阵中行和列(0,0)处的元素。

矩阵表示给出了以下斐波那契数的封闭表达式:

  /* Helper function that multiplies 2 matricies F and M of size 2*2, and
    puts the multiplication result back to F[][] */
  void multiply(int F[2][2], int M[2][2]);
  /* Helper function that calculates F[][] raise to the power n and puts the
    result in F[][]
    Note that this function is desinged only for fib() and won't work as general
    power function */
  void power(int F[2][2], int n);
  int fib(int n)
  {
    int F[2][2] = {{1,1},{1,0}};
    if(n == 0)
        return 0;
    power(F, n-1);
    return F[0][0];
  }
  void multiply(int F[2][2], int M[2][2])
  {
    int x =  F[0][0]*M[0][0] + F[0][1]*M[1][0];
    int y =  F[0][0]*M[0][1] + F[0][1]*M[1][1];
    int z =  F[1][0]*M[0][0] + F[1][1]*M[1][0];
    int w =  F[1][0]*M[0][1] + F[1][1]*M[1][1];
    F[0][0] = x;
    F[0][1] = y;
    F[1][0] = z;
    F[1][1] = w;
  }
  void power(int F[2][2], int n)
  {
    int i;
    int M[2][2] = {{1,1},{1,0}};
    // n - 1 times multiply the matrix to {{1,0},{0,1}}
    for ( i = 2; i <= n; i++ )
        multiply(F, M);
  }

时间复杂度:O(n)额外空间:0 (1)

方法五(优化方法四)方法4可以优化为在O(Logn)时间复杂度下工作。我们可以在前面的方法中做递归乘法来得到幂(M, n)(类似于这篇文章中的优化)

  void multiply(int F[2][2], int M[2][2]);
  void power(int F[2][2], int n);
  /* function that returns nth Fibonacci number */
  int fib(int n)
  {
    int F[2][2] = {{1,1},{1,0}};
    if(n == 0)
      return 0;
    power(F, n-1);
    return F[0][0];
  }
  /* Optimized version of power() in method 4 */
  void power(int F[2][2], int n)
  {
    if( n == 0 || n == 1)
        return;
    int M[2][2] = {{1,1},{1,0}};
    power(F, n/2);
    multiply(F, F);
    if( n%2 != 0 )
       multiply(F, M);
  }
  void multiply(int F[2][2], int M[2][2])
  {
    int x =  F[0][0]*M[0][0] + F[0][1]*M[1][0];
    int y =  F[0][0]*M[0][1] + F[0][1]*M[1][1];
    int z =  F[1][0]*M[0][0] + F[1][1]*M[1][0];
    int w =  F[1][0]*M[0][1] + F[1][1]*M[1][1];
    F[0][0] = x;
    F[0][1] = y;
    F[1][0] = z;
    F[1][1] = w;
  }

时间复杂度:O(Logn)额外空间:如果考虑函数调用堆栈大小,则为O(Logn),否则为O(1)。

驱动程序:int main (){Int n = 9;printf (" % d",fib (9));获取字符();返回0;}

引用:http://en.wikipedia.org/wiki/Fibonacci_numberhttp://www.ics.uci.edu/~eppstein/161/960109.html

这是一个非常糟糕的问题,但你必须假设他们要求的是n斐波那契数,其中n作为参数提供。

对于n > 1,除了其他人列出的所有技术之外,您还可以使用黄金分割法,它比任何迭代方法都要快。但正如题目所说的"遍历斐波那契数列",这可能不符合条件。你可能还会把他们吓死。

public static int fibonacci(int i){
if(i==0)
  return 0;
if(i==1)
   return 1;
return fib(--i,0,1);
}

public static int fib(int num,int pre,int prepre){
   if(num==0){
    return prepre+pre;
   }
    return fib(--num,pre+prepre,pre);
}

我对这个问题的解释不同....给定number作为输入,序列中该数字的index是多少?例如:input=5,则索引为5(给定序列为0 1 1 2 3 5,索引以0开头)

代码如下(返回索引)[免责声明:改编自http://talkbinary.com/programming/c/fibonacci-in-c/给出的代码]

int Fibonacci(int n)
{
  if ( n == 0 )
    return 0;
  if ( n== 1 )
    return 1;
  int fib1 = 0; 
  int fib2 = 1;
  int fib = 0;
  int i = 0;
for (i = 2; ; i++ ) 
{
    fib = fib1 + fib2;
    if ( n == fib )
       break;
    fib1 = fib2;
    fib2 = fib;
}

  return i;
}

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