浅谈:算法中的斐波那契数(六)

方法五:矩阵求幂

斐波那契数列矩阵方程:

算法

  • 若 N 小于等于 1,则返回 N。
  • 使用递归函数matrixPower 计算给定矩阵 A 的幂。幂为 N-1,其中 N 是第 N 个 斐波那契数。
  • matrixPower 函数将对 N/2 个斐波那契数进行操作。
  • 在 matrixPower 中,调用 multiply 函数将两个矩阵相乘。
  • 完成计算后,返回 A00 得到第 N 个斐波那契数。

Java 实现

复制代码
class Solution {
    int fib(int N) {
        if (N <= 1) {
          return N;
        }
        int[][] A = new int[][]{{1, 1}, {1, 0}};
        matrixPower(A, N-1);

        return A[0][0];
    }

    void matrixPower(int[][] A, int N) {
        if (N <= 1) {
          return;
        }
        matrixPower(A, N/2);
        multiply(A, A);

        int[][] B = new int[][]{{1, 1}, {1, 0}};
        if (N%2 != 0) {
            multiply(A, B);
        }
    }

    void multiply(int[][] A, int[][] B) {
        int x = A[0][0] * B[0][0] + A[0][1] * B[1][0];
        int y = A[0][0] * B[0][1] + A[0][1] * B[1][1];
        int z = A[1][0] * B[0][0] + A[1][1] * B[1][0];
        int w = A[1][0] * B[0][1] + A[1][1] * B[1][1];

        A[0][0] = x;
        A[0][1] = y;
        A[1][0] = z;
        A[1][1] = w;
    }
}

复杂度分析

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