斐波那契数列【C语言实现】

简介: 斐波那契数列【C语言实现】

1. 定义:

斐波那契数列(Fibonacci sequence),又称黄金分割数列,因数学家莱昂纳多·斐波那契(Leonardo Fibonacci)以兔子繁殖为例子而引入,故又称为“兔子数列”指的是这样一个数列:1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、...... 这个数列从第3项开始,每一项都等于前两项之和。

2. 求第n个斐波那契数的方法:

(1)递归

#include<stdio.h>
int Fib(int n)
{
  if (n <= 2)
  {
    return 1;
  }
  else
  {
    return Fib(n - 1) + Fib(n - 2);
  }
}
int main()
{
  int n = 0;
  printf("input n: ");
  scanf("%d", &n);
  printf("%d\n",Fib(n));
  return 0;
}

我们输入50,看一下第50个斐波那契数是什么

f9961c98b54e4adda39213cbedb4a70b.png

可以看见,光标一直在闪,说明程序是一直在执行的状态,但是没有输出结果,这是为什么呢?42fe0e31ce54408592fbd380029c443f.png

可见,重复计算的数有很多,是个不小的工程量,我们可以计算一下某个斐波那契数被重复计算的次数

统计一下计算第40个斐波那契数时第3个斐波那契数被重复计算的次数(代码如下):

//递归法
#include<stdio.h>
int count = 0;//全局变量
int Fib(int n)
{
  //统计的是 第3个斐波那契数被重复计算的次数
  if (3 == n)
  {
    count++;
  }
  if (n <= 2)
  {
    return 1;
  }
  else
  {
    return Fib(n - 1) + Fib(n - 2);
  }
}
int main()
{
  int n = 0;
  printf("input n: ");
  scanf("%d", &n);
  printf("%d\n",Fib(n));
  printf("count= %d\n", count);
  return 0;
}

d22d32b696bf4e4190f9e2203a9fdd7f.png

由此可见,计算机的计算量非常大,时间复杂度和空间复杂度都极高,很容易造成栈溢出和超时。所以这里使用递归显然不是一个明智的选择。

(2)迭代

//迭代法
#include<stdio.h>
int Fib(int n)
{
  int a = 1;
  int b = 1;
  int c = 1;
  while (n>2)
  {
    c = a + b;
    a = b;
    b = c;
    n--;
  }
    return c;
}
int main()
{
  int n = 0;
  printf("input n: ");
  scanf("%d", &n);
  printf("%d\n",Fib(n));
  return 0;
}

循环迭代方法的效率大大高于递归,只是相比于递归代码可读性稍微差一些。

3. 提示:

(1)许多问题是以递归的形式进行解释的,这只是因为它们比非递归的形式更为清晰。

(2)但是这些问题的迭代实现往往比递归实现效率更高,虽然代码的可读性稍微差一些。

(3)当一个问题相当复杂,难以用迭代实现时,此时递归实现的简洁性便可以补偿它所带来的运行时的开销。

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