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C语言求Fibonacci斐波那契数列通项问题的解法总结

斐波那契数列相关问题是考研和ACM中常见的算法题目,这里特地为大家整理了C语言求Fibonacci斐波那契数列通项问题的解法总结,需要的朋友可以参考下

一:递归实现
   使用公式f[n]=f[n-1]+f[n-2],依次递归计算,递归结束条件是f[1]=1,f[2]=1。

二:数组实现
   空间复杂度和时间复杂度都是0(n),效率一般,比递归来得快。

三:vector实现
   时间复杂度是0(n),时间复杂度是0(1),就是不知道vector的效率高不高,当然vector有自己的属性会占用资源。

四:queue实现
   当然队列比数组更适合实现斐波那契数列,时间复杂度和空间复杂度和vector一样,但队列太适合这里了,
   f(n)=f(n-1)+f(n-2),f(n)只和f(n-1)和f(n-2)有关,f(n)入队列后,f(n-2)就可以出队列了。

五:迭代实现
   迭代实现是最高效的,时间复杂度是0(n),空间复杂度是0(1)。

六:公式实现
百度的时候,发现原来斐波那契数列有公式的,所以可以使用公式来计算的。

由于double类型的精度还不够,所以程序算出来的结果会有误差,如果把公式展开计算,得出的结果就是正确的。

完整的实现代码如下:

#include "iostream" 
#include "queue" 
#include "cmath" 
using namespace std; 
 
int fib1(int index)   //递归实现 
{ 
  if(index<1) 
  { 
    return -1; 
  } 
  if(index==1 || index==2) 
    return 1; 
  return fib1(index-1)+fib1(index-2); 
} 
int fib2(int index)   //数组实现 
{ 
  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实现 
{ 
  if(index<1) 
  { 
    return -1; 
  } 
 
  vector a(2,1);   //创建一个含有2个元素都为1的向量 
  a.reserve(3); 
  for(int i=2;iq; 
  q.push(1); 
  q.push(1); 
  for(int i=2;i

七:二分矩阵方法

201663185151250.gif (312×428)

如上图,Fibonacci 数列中任何一项可以用矩阵幂算出,而n次幂是可以在logn的时间内算出的。
下面贴出代码:

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; 
}//计算矩阵乘法,c=a*b 
 
int fibonacci(int n,int mod)//mod表示数字太大时需要模的数 
{ 
  if(n==0)return 0; 
  else if(n<=2)return 1;//这里表示第0项为0,第1,2项为1 
 
  int a[2][2]={{1,1},{1,0}}; 
  int result[2][2]={{1,0},{0,1}};//初始化为单位矩阵 
  int s; 
  n-=2; 
  while(n>0) 
  { 
    if(n%2 == 1) 
      multiply(result,result,a,mod); 
    multiply(a,a,a,mod); 
    n /= 2; 
  }//二分法求矩阵幂 
  s=(result[0][0]+result[0][1])%mod;//结果 
  return s; 
} 

附带的再贴上二分法计算a的n次方函数。

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

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