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编程问答

七种方式求斐波那契(Fibonacci)数列通项

發布時間:2024/7/19 编程问答 38 豆豆
生活随笔 收集整理的這篇文章主要介紹了 七种方式求斐波那契(Fibonacci)数列通项 小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

一:遞歸實現
?  使用公式f[n]=f[n-1]+f[n-2],依次遞歸計算,遞歸結束條件是f[1]=1,f[2]=1。
二:數組實現
?  空間復雜度和時間復雜度都是0(n),效率一般,比遞歸來得快。
三:vector<int>實現
?  時間復雜度是0(n),時間復雜度是0(1),就是不知道vector的效率高不高,當然vector有自己的屬性會占用資源。
四:queue<int>實現
?  當然隊列比數組更適合實現斐波那契數列,時間復雜度和空間復雜度和vector<int>一樣,但隊列太適合這里了,
?  f(n)=f(n-1)+f(n-2),f(n)只和f(n-1)和f(n-2)有關,f(n)入隊列后,f(n-2)就可以出隊列了。
五:迭代實現
?  迭代實現是最高效的,時間復雜度是0(n),空間復雜度是0(1)。
六:公式實現
   百度的時候,發現原來斐波那契數列有公式的,所以可以使用公式來計算的。

????????? 由于double類型的精度還不夠,所以程序算出來的結果會有誤差,如果把公式展開計算,得出的結果就是正確的。

????????? 完整的實現代碼如下:

#include "iostream" #include "queue" #include "cmath" using namespace std;int fib1(int index) //遞歸實現 {if(index<1){return -1;}if(index==1 || index==2)return 1;return fib1(index-1)+fib1(index-2); } int fib2(int index) //數組實現 {if(index<1){return -1;}if(index<3){return 1;}int *a=new int[index];a[0]=a[1]=1;for(int i=2;i<index;i++)a[i]=a[i-1]+a[i-2];int m=a[index-1];delete a; //釋放內存空間return m; }int fib3(int index) //借用vector<int>實現 {if(index<1){return -1;}vector<int> a(2,1); //創建一個含有2個元素都為1的向量a.reserve(3);for(int i=2;i<index;i++){a.insert(a.begin(),a.at(0)+a.at(1));a.pop_back();}return a.at(0); } int fib4(int index) //隊列實現 {if(index<1){return -1;}queue<int>q;q.push(1);q.push(1);for(int i=2;i<index;i++){q.push(q.front()+q.back());q.pop();}return q.back(); } int fib5(int n) //迭代實現 {int i,a=1,b=1,c=1;if(n<1){return -1;}for(i=2;i<n;i++){c=a+b; //輾轉相加法(類似于求最大公約數的輾轉相除法)a=b;b=c;}return c; } int fib6(int n) {double gh5=sqrt((double)5);return (pow((1+gh5),n)-pow((1-gh5),n))/(pow((double)2,n)*gh5); } int main(void) {printf("%d\n",fib3(6));system("pause");return 0; }

七:二分矩陣方法

如上圖,Fibonacci 數列中任何一項可以用矩陣冪算出,而n次冪是可以在logn的時間內算出的。
下面貼出代碼:

void multiply(int c[2][2],int a[2][2],int b[2][2],int mod) {int tmp[4];tmp[0]=a[0][0]*b[0][0]+a[0][1]*b[1][0];tmp[1]=a[0][0]*b[0][1]+a[0][1]*b[1][1];tmp[2]=a[1][0]*b[0][0]+a[1][1]*b[1][0];tmp[3]=a[1][0]*b[0][1]+a[1][1]*b[1][1];c[0][0]=tmp[0]%mod;c[0][1]=tmp[1]%mod;c[1][0]=tmp[2]%mod;c[1][1]=tmp[3]%mod; }//計算矩陣乘法,c=a*bint fibonacci(int n,int mod)//mod表示數字太大時需要模的數 {if(n==0)return 0;else if(n<=2)return 1;//這里表示第0項為0,第1,2項為1int a[2][2]={{1,1},{1,0}};int result[2][2]={{1,0},{0,1}};//初始化為單位矩陣int s;n-=2;while(n>0){if(n%2 == 1)multiply(result,result,a,mod);multiply(a,a,a,mod);n /= 2;}//二分法求矩陣冪s=(result[0][0]+result[0][1])%mod;//結果return s; } 附帶的再貼上二分法計算a的n次方函數。

int pow(int a,int n) {int ans=1;while(n){if(n&1)ans*=a;a*=a;n>>=1;}return ans; }


?

總結

以上是生活随笔為你收集整理的七种方式求斐波那契(Fibonacci)数列通项的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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