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用表存儲代替遞歸算法

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我們知道遞歸算法非常低效,低效的原因在於遞歸的過程會產生冗余計算。

拿我們熟悉的斐波那契數列為例,計算公式為:F(n) = F(n - 1) + F(n - 2),其中F(0) = F(1) = 1。

例如計算F(5)的執行過程:

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在此過程中,F(4) 執行了1次;F(3)執行了2次;F(2)執行了3次;F(1)執行了5次;F(0)執行了3次;由此可見,遞歸算法低效的原因。

為了提高執行效率,通常可以用一個表來代替遞歸,例如 C++ 中的vector。

這裏舉兩個例子,分別以遞歸和非遞歸兩種方式實現:

問題一:菲波那切數列

第一種方法:遞歸實現

int fib(int n)
{
    if(n <= 1
) return 1; return fib(n - 1) + fib(n - 2); }

第二種方法:非遞歸實現——用表代替遞歸

int fibona(int n)
{
    if(n <= 1)
        return 1;

    vector<int> aNumber(n + 1,0);
    aNumber[0] = 1;
    aNumber[1] = 1;
    for (int i = 2;i <= n;i++)
    {
        aNumber[i] =  aNumber[i - 1] + aNumber[i - 2
]; } return aNumber[n]; }

問題二:計算數學公式

算法實現此公式:

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第一種方法:遞歸實現

float eval1(int n)
{
    if(n == 0)
        return 1;

    float sum = 0;
    for (int i = 0; i < n;i++)
        sum += eval1(i);
    return 2 * sum / n + n;
}

第二種方法:非遞歸實現——用表代替遞歸

1. 復雜度是O(N * N)

float eval2(int n)
{
    vector<float
> aNumber(n + 1,0); aNumber[0] = 1; for (int i = 1; i <= n;i++) { float fSum = 0; for (int j = 0; j < i;j++) { fSum += aNumber[j]; } aNumber[i] = 2 * fSum/i + i; } return aNumber[n]; }

2. 最完美的方案, 復雜度是O(N)

float eval3(int n)
{
    vector<int> aNumber(n + 1,0);
    aNumber[0] = 1;

    float fSum = 0;
    for (int i = 1;i <= n;i++)
    {
        fSum += aNumber[i - 1];
        aNumber[i] = 2 * fSum/i + i;
    }

    return aNumber[n];
}

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