509. 斐波那契数_wise 三种解法 待更

题目描述

斐波那契数,通常用 F(n) 表示,形成的序列称为斐波那契数列。该数列由 0 和 1 开始,后面的每一项数字都是前面两项数字的和。也就是:

F(0) = 0, F(1) = 1
F(N) = F(N - 1) + F(N - 2), 其中 N > 1.

给定 N,计算 F(N)。

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode-cn.com/problems/fibonacci-number
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示例 :
输入:2
输出:1
解释:F(2) = F(1) + F(0) = 1 + 0 = 1.

解题思路

1.递归

class Solution:
    def fib(self, N: int) -> int:
        if N == 0 : return 0
        elif N == 1 : return 1
        else: result = self.fib(N-1) + self.fib(N-2)
        return result
图片.png

2.动态规划

一般能用递归方法来求的问题,都可以优化为动态规划。
在用递归的时候,有很多计算过程是浪费的。例如
F(5)=F(4)+F(3)
其中, F(4) =F(3) +F(2) F(3) = F(2) +F(1) 里面都用到了F(2)的结果。
在递归的过程中,每次都对F(2)的结果进行了计算,是多余的。可以把第一次计算的F(2)的结果存储起来,以备后续使用。
可以另外设置一个数组,来存储计算的中间结果。
在这里其实只用到了以前计算的两个数值,不需要一个单独的数组,只需要两个变量就可以了。(当然有些问题比较复杂,需要用到以前多次计算的结果,那么可以使用数组来存储中间结果)

class Solution:
    def fib(self, N: int) -> int:
        r0 = 0
        r1 = 1
        if N < 2 :return N
        for i in range(2,N+1):
            result = r0 + r1
            r0 = r1
            r1 = result
        return result
图片.png

可以看到计算用时大幅度下降

也可以用数组来存储以前的中间结果值

class Solution:
    def fib(self, N: int) -> int:
        
        if N < 2: return N
        
        lst = [0 for i in range(N + 1)]
        lst[1] = 1
        for i in range(2, len(lst)):
            lst[i] = lst[i-1] + lst[i-2]
            
        return lst[-1]

3.快速幂法

根据数列的定义有:
\left( \begin{matrix} F(N) \\ F(N-1) \end{matrix} \right) = \left( \begin{matrix} F(N-1) +F(N-2) \\ F(N-1)\end{matrix}\right) = \left( \begin{matrix} 1 &1 \\ 1&0 \end{matrix}\right) \left( \begin{matrix} F(N-1) \\ F(N-2)\end{matrix}\right) = \left( \begin{matrix} 1&1\\1&0 \end{matrix} \right) ^{N-1} \left( \begin{matrix} F(1) \\ F(0)\end{matrix}\right)

其中求解
\left( \begin{matrix} 1&1\\1&0 \end{matrix} \right) ^{N-1}
有一种快速幂方法 可以把O(n)的连乘用 O(logn) 的方法快速计算。
只是我不理解这种方法如何快速计算,浩哥说快速幂的计算和累加器计算乘法的方法类似。

可以看浩哥的代码
待更

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