😀前言
斐波那契数列作为经典的数学问题,在计算机领域有着广泛的应用和研究价值。本文将探讨如何高效地求解斐波那契数列的第 n 项,通过不同的算法实现,并分析它们的时间复杂度和空间复杂度。
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斐波那契数列
题目链接
斐波那契数列是一个满足的数列
大家都知道斐波那契数列,现在要求输入一个正整数 n ,请你输出斐波那契数列的第 n 项。
数据范围:1≤n≤40
要求:空间复杂度 O(1),时间复杂度 O(n) ,本题也有时间复杂度 O(logn) 的解法
题目描述
求斐波那契数列的第 n 项,n <= 39。
解题思路
如果使用递归求解,会重复计算一些子问题。例如,计算 f(4) 需要计算 f(3) 和 f(2),计算 f(3) 需要计算 f(2) 和 f(1),可以看到 f(2) 被重复计算了。
递归是将一个问题划分成多个子问题求解,动态规划也是如此,但是动态规划会把子问题的解缓存起来,从而避免重复求解子问题。
java
public int Fibonacci(int n) {
if (n <= 1)
return n;
int[] fib = new int[n + 1];
fib[1] = 1;
for (int i = 2; i <= n; i++)
fib[i] = fib[i - 1] + fib[i - 2];
return fib[n];
}
考虑到第 i 项只与第 i-1 和第 i-2 项有关,因此只需要存储前两项的值就能求解第 i 项,从而将空间复杂度由 O(N) 降低为 O(1)。
java
public int Fibonacci(int n) {
if (n <= 1)
return n;
int pre2 = 0, pre1 = 1;
int fib = 0;
for (int i = 2; i <= n; i++) {
fib = pre2 + pre1;
pre2 = pre1;
pre1 = fib;
}
return fib;
}
由于待求解的 n 小于 40,因此可以将前 40 项的结果先进行计算,之后就能以 O(1) 时间复杂度得到第 n 项的值。
java
public class Solution {
private int[] fib = new int[40];
public Solution() {
fib[1] = 1;
for (int i = 2; i < fib.length; i++)
fib[i] = fib[i - 1] + fib[i - 2];
}
public int Fibonacci(int n) {
return fib[n];
}
}
😄总结
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