斐波那契数列: f(n)=f(n-1)+f(n-2); n>=2
f(0)=0; f(1)=1;
即有名的兔子繁衍问题。
斐波那契数列共有三种解法,因而写这篇文章总结一下。
1. 递归求解
递归求解比较简单,是大家常见的一种解法。
int fibonacci(int n)
{
cout<<"calculating "<<n<<endl;
if (n<=0) {
return 0;
}
if (n==1) {
return 1;
}
return fb(n-1)+fb(n-2);
}
关于这种解法,不再赘述,下面主要说下时间复杂度分析。
设f(n)为参数为n时的时间复杂度,很明显:f(n)=f(n-1)+f(n-2)
这就转化为了数学上的二阶常系数差分方程,并且为其次方程。
即转化为了求f(n)的值,f(n)=f(n-1)+f(n-2)且f(0)=0;
f(1)=1;
特征方程为:x^2-x-1=0
得 x=(1±√5)/2
因而f(n)的通解为:
http://img.blog.csdn.net/20150902215554039
由f(0)=0; f(1)=1可解得c_1,c_2
最终可得,时间复杂度为:
http://img.blog.csdn.net/20150902215344064
2. 第一种解法比较简单,但是多个元素重复计算,因而时间复杂度较高,为了避免重复计算,可进行循环计算减少时间复杂度
int Fibonacci(int n) {
if (n<=0) {
return 0;
}
if (n==1) {
return 1;
}
int min=0;
int max=1;
int i=2;
int result=0;
while (i<=n) {
result=min+max;
min=max;
max=result;
++i;
}
return result;
}
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
第二种算法时间复杂度为O(n)
3. 还有一种时间复杂度更低的算法。
根据上面的递归公式,我们可以得到
http://img.blog.csdn.net/20150902214848181
因而计算f(n)就简化为了计算矩阵的(n-2)次方,而计算矩阵的(n-2)次方,我们又可以进行分解,即计算矩阵(n-2)/2次方的平方,逐步分解下去,由于折半计算矩阵次方,因而时间复杂度为O(log
n)
具体代码实现如下:
//
// main.cpp
// fibonaccimatrix
//
// Created by shunagao on 15/8/31.
// Copyright © 2015年 shunagao. All rights reserved.
//
#include
using namespace std;
class Matrix
{
public:
int n;
int **m;
Matrix(int num)
{
m=new int*[num];
for (int i=0; inew
int[num];
}
n=num;
clear();
}
void clear()
{
for (int i=0; ifor (int j=0; j0;
}
}
}
void unit()
{
clear();
for (int i=0; i1;
}
}
Matrix operator=(const Matrix mtx)
{
Matrix(mtx.n);
for (int i=0; ifor (int j=0; jreturn *this;
}
Matrix operator*(const Matrix &mtx)
{
Matrix result(mtx.n);
result.clear();
for (int i=0; ifor (int j=0; jfor (int k=0; kreturn result;
}
};
int main(int argc, const char * argv[]) {
unsigned int num=2;
Matrix first(num);
first.m[0][0]=1;
first.m[0][1]=1;
first.m[1][0]=1;
first.m[1][1]=0;
int t;
cin>>t;
Matrix result(num);
result.unit();
int n=t-2;
while (n) {
if (n%2) {
result=result*first;
}
first=first*first;
n=n/2;
}
cout<<(result.m[0][0]+result.m[0][1])<<endl;
return 0;
}
加载中,请稍候......