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斐波那契數列&青蛙跳臺階問題(劍指offer)

斐波那契數列

大家都知道斐波那契數列,現在要求輸入一個整數n,請你輸出斐波那契數列的第n項(從0開始,第0項為0)。n<=39
(百度對斐波那契數列的定義) 斐波那契數列 指的是這樣一個數列:1、1、2、3、5、8、13、21、34、……在數學上,斐波納契數列以如下被以遞推的方法定義:F(1)=1,F(2)=1, F(3)=2,F(n)=F(n-1)+F(n-2)(n>=4,n∈N*)

//遞迴法
  public static int fibonacci(int n){
  	if(n <= 0)
  		return 0;
  	if(n == 1)
  		return
1; return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2); } //迴圈法(推薦) public static int fibonacci2(int n){ if(n < 2) return n; int f=0,f1=0,f2=1; for(int i=2; i<=n; i++){ f = f1 + f2; f1 = f2; f2 = f; } return f; }

青蛙跳臺階問題

一隻青蛙一次可以跳上1級臺階,也可以跳上2級。求該青蛙跳上一個n級的臺階總共有多少種跳法(先後次序不同算不同的結果)。
分析:
數一下一層1種跳法,兩層2種跳法,三層3種跳法,四層5種跳法…可以觀察到,從第3個數開始,每個數的值都等於前兩個個數之和。

  • 故該問題實質為斐波那契數列求和,遞推公式為 f(n)=f(n-1)+f(n-2);
  • 可以考慮,小青蛙每一步跳躍只有兩種選擇:一是再跳一級階梯到達第 i 級階梯,此時小青蛙處於第 i-1 級階梯;
    或者再跳兩級階梯到達第 i 級階梯,此時小青蛙處於第 i-2 級階梯。
    小青蛙跳n層的有f(n)種跳法,跳到n-1層時是分f(n-1)種跳法,跳到n-2層時是f(n-2)種跳法,所以f(n)=f(n-1)+f(n-2)
public static int jumpFloor(int target){
		if(target < 2)
			return target;
int res=0, f1=1, f2=1; for(int i=1; i<target; i++){ res = f1+f2; f1 = f2; f2 = res; } return res; } public static int jumpFloor2(int target){ if(target < 0) return 0; int[] jump = {0,1,2};//1表示一層臺階一種跳法,2表示兩種跳法 if(target < 3) return jump[target]; return jumpFloor(target-1)+jumpFloor(target-2); }

青蛙跳臺階問題(進階)

一隻青蛙一次可以跳上1級臺階,也可以跳上2級……它也可以跳上n級。求該青蛙跳上一個n級的臺階總共有多少種跳法。
分析:其實就是斐波那契數列問題。假設f(n)是n個臺階跳的次數。

  • f(0)=0,f(1) = 1
  • f(2) 會有兩個跳得方式,一次1階或者2階,這回歸到了問題f(1),f(2) = f(2-1) + f(2-2)
  • f(3) 會有三種跳得方式,1階、2階、3階,那麼就是第一次跳出1階後面剩下:f(3-1);第一次跳出2階,剩下f(3-2);第一次3階,那麼剩下f(3-3).因此結論是f(3) = f(3-1)+f(3-2)+f(3-3)=f(0)+f(1)+f(2)
  • f(n)時,會有n種跳的方式,1階、2階…n階,得出結論:
    f(n) = f(0) + f(1) + f(2) + f(3) + … + f(n-1) => f(n) = 2*f(n-1)
    (因為f(n-1)=f(0) + f(1) + f(2) + f(3) + …+f(n-2),兩式相減即可得出結論)
//遞迴
	public int JumpFloorII(int target) {
		if (target <= 0)
			return 0;
		if (target == 1)
			return 1;
		return 2 * JumpFloorII(target - 1);
	}
	//迴圈
	public int JumpFloorII2(int target) {
		if (target <= 0)
			return 0;
		if (target == 1)
			return 1;
		int a = 1;
		int b = 2;
		for (int i = 2; i <= target; i++) {
			b = 2 * a;
			a = b;
		}
		return b;

	}