题目:定义Fibonacci序列如下:f(0)=0,f(1)=f(2)=1,n>2时,f(n)=f(n-1)+f(n-2) ,输入n ,用最快的方法求该数列的第 n 项。

分析:

       首先递归求法肯定都会,但是由于递推关系的形式,很容易看出里面有很多的重复计算。改进的方法也很容易想到,即申请额外的两个空间来存放保存前面的计算结果,以此来提供速度:

参考代码:

1: int getNthFibonacci(int n) 2: {  3:     int first=0,second=1;  4:     if(n==0 || n==1)  5:         return n;   6: 7:     int result=0;   8:     for(int i=1;i

这里时间复杂度为O(n),网上还有一种时间复杂度为log(n)的算法,思想如下:

其数学基础:方阵{ f(n), f(n-1), f(n-1), f(n-2) } = {1, 1, 1,0 }n-1

即前者表示一个2X2的方阵,后者表示一个第一行为1,1、第二行为1,0的方阵的n-1次方。矩阵{1,1,1,0}的n-1次方的结果的第一行第一列就是f(n),可以用归纳法证明,比较简单。

现在的问题转换为求矩阵{1, 1, 1, 0}的乘方。如果简单第从0开始循环,n次方将需要n次运算,并不比前面的方法要快。但我们可以考虑乘方的如下性质:

        /   an/2*an/2                      n为偶数时 
an
        \  a(n-1)/2*a(n-1)/2              n为奇数时

要求得n次方,我们先求得n/2次方,再把n/2的结果平方一下。如果把求n次方的问题看成一个大问题,把求n/2看成一个较小的问题。这种把大问题分解成一个或多个小问题的思路我们称之为分治法。这样求n次方就只需要logn次运算了。

参考代码:

1: #include
 2: #include
  3: #include
 //memcpy  4:   5: void multiply(int A[], int B[], int result[])   6: {  7:     result[0] = A[0]*B[0] + A[1]*B[2];  8:     result[1] = A[0]*B[1] + A[1]*B[3];  9:     result[2] = A[2]*B[0] + A[3]*B[2];10:     result[3] = A[2]*B[1] + A[3]*B[3]; 11: }  12:  13: void power(int A[], int n, int result[]) 14: {  15:     if (n==1)  16:     {  17:         memcpy(A, result, 4*sizeof(int));  18:         return;  19:     }  20:     int tmp[4];21:     power(A, n>>1, result); 22:     multiply(result, result, tmp);  23: 24:     if (n & 1 == 1)  25:     {  26:         multiply(tmp, A, result); 27:     }   28:     else  29:     { 30:         memcpy(result, tmp, 4*sizeof(int));  31:     }  32: }  33:  34: int getNthFibonacci(int n)  35: {  36:     int A[4] = {1,1,1,0};37:     int result[4]={1,1,1,0}; 38:     power(A, n, result);39:  40:     return result[0]; 41: }  42:   43:  44: int main()  45: {  46:int n47:     while(scanf("%d",&n)) 48:     { 49:         if(n==-1) 50:             break;  51:         if(n==0 || n==1)  52:             printf("n=%d,result=%d\n",n,n); 53:         else  54:             printf("n=%d,result=%d\n",n,getNthFibonacci(n-1));55:     } 56:     getchar(); 57:     return 0; 58: }