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  • 第十题:斐波那契数列

    大家都知道斐波那契数列,现在要求输入一个整数n,请你输出斐波那契数列的第n项(从0开始,第0项为0)。

    n<=39

    难度:⭐⭐⭐⭐

    关键:不能用递归,时间复杂度会以n的指数方式增长,导致stackoverflow。要用循环,为了计算量不大,要自下而上的循环,将运算结果存在中间变量中,这样就是O(n),以一定的空间代价避免代价更大的重复计算的栈空间浪费。

    思路:从2开始。f(2)=f(1)+f(0)...one=1,two=0,for(;;){result=one+two;one=result;two=one}

    其他:青蛙跳台阶(普通+变态版),矩形覆盖。运用了数学建模的分类思想。

    关于动态规划三个条件:最优子结构、无后效性、子问题重叠。

    我的。

    class Solution {
    public:
        int Fibonacci(int n) {
            //n<2时
            
            if(n<0) throw exception();
            else if(n<2) return n;
            else
            {
                int result=0;
                int first=1;
                int second=0; 
                for(int i=1;i<n;i++)
                {
                    result=first+second;
                    second=first;
                    first=result;
                }
                return result;
            }
    
        }
    };

     c++动态规划版

    class Solution {
    public:
        int Fibonacci(int n) {
            int f = 0, g = 1;
            while(n--) {
                g += f;
                f = g - f;
            }
            return f;
        }
    };
    

    python 。以数组的方式。

    # -*- coding:utf-8 -*-
    class Solution:
        def Fibonacci(self, n):
            # write code here
            res=[0,1,1,2]
            while len(res)<=n:
                res.append(res[-1]+res[-2])
            return res[n]

     其他题目 

    青蛙跳台阶

    class Solution {
    public:
        int jumpFloor(int number) {
            if(number<=0) throw exception();
            if(number<=2)
                return number;
            else
            {
                //f(3)=f(2)+f(1)
                int one=2;
                int two=1;
                int result=3;
                for(int i=2;i<number;i++)
                {
                    result=one+two;
                    two=one;
                    one=result;
                }
                return result;
            }
            
        }
    };

    python

    # -*- coding:utf-8 -*-
    class Solution:
        def jumpFloor(self, n):
            # write code here
            res=[1,1,2]
            while len(res)<=n:
                res.append(res[-1]+res[-2])
            return res[n]

    青蛙跳台阶变态版

    一只青蛙一次可以跳上1级台阶,也可以跳上2级……它也可以跳上n级。求该青蛙跳上一个n级的台阶总共有多少种跳法。

    关于本题,前提是n个台阶会有一次n阶的跳法。分析如下:

    f(1) = 1

    f(2) = f(2-1) + f(2-2)         //f(2-2) 表示2阶一次跳2阶的次数。

    f(3) = f(3-1) + f(3-2) + f(3-3) 

    ...

    f(n) = f(n-1) + f(n-2) + f(n-3) + ... + f(n-(n-1)) + f(n-n) 

    说明: 

    1)这里的f(n) 代表的是n个台阶有一次1,2,...n阶的 跳法数。

    2)n = 1时,只有1种跳法,f(1) = 1

    3) n = 2时,会有两个跳得方式,一次1阶或者2阶,这回归到了问题(1) ,f(2) = f(2-1) + f(2-2) 

    4) n = 3时,会有三种跳得方式,1阶、2阶、3阶,

        那么就是第一次跳出1阶后面剩下:f(3-1);第一次跳出2阶,剩下f(3-2);第一次3阶,那么剩下f(3-3)

        因此结论是f(3) = f(3-1)+f(3-2)+f(3-3)

    5) n = n时,会有n中跳的方式,1阶、2阶...n阶,得出结论:

        f(n) = f(n-1)+f(n-2)+...+f(n-(n-1)) + f(n-n) => f(0) + f(1) + f(2) + f(3) + ... + f(n-1)

        

    6) 由以上已经是一种结论,但是为了简单,我们可以继续简化:

        f(n-1) = f(0) + f(1)+f(2)+f(3) + ... + f((n-1)-1) = f(0) + f(1) + f(2) + f(3) + ... + f(n-2)

        f(n) = f(0) + f(1) + f(2) + f(3) + ... + f(n-2) + f(n-1) = f(n-1) + f(n-1)

        可以得出:

        f(n) = 2*f(n-1)

        

    7) 得出最终结论,在n阶台阶,一次有1、2、...n阶的跳的方式时,总得跳法为:

                  | 1       ,(n=0 ) 

    f(n) =     | 1       ,(n=1 )

                  | 2*f(n-1),(n>=2)

    class Solution {
    public:
        int jumpFloorII(int number) {
            // f(n) = 2*f(n-1)
            if (number <= 0) {
                    return -1;
                } else if (number == 1) {
                    return 1;
                } else {
                    return 2 * jumpFloorII(number - 1);
                }
        }
    };

    python

    # -*- coding:utf-8 -*-
    class Solution:
        def jumpFloorII(self, number):
            # write code here
            a=[1,2,4,8]
            while(len(a)<number):
                a.append(a[-1]*2)
            return a[number-1]

    小矩形覆盖大矩形

    class Solution {
    public:
        int rectCover(int number) {
            if(number<=2) return number;
            else
            {
                //f(3)=f(2)+f(1)
                //f(4)=f(3)+f(2)
                int one=2;
                int two=1;
                int result=3;
                for(int i=2;i<number;i++)//3
                {
                    result=one+two;
                    two=one;
                    one=result;
                }
                return result;
            }
        }
    };

    python

    # -*- coding:utf-8 -*-
    class Solution:
        def rectCover(self, number):
            # write code here
            a=[0,1,2,3]
            while(len(a)<=number):
                a.append(a[-1]+a[-2])
            return a[number]
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