• 关于k阶裴波那契序列的两种解法


    在学校的anyview的时候,遇到了这个题:

    【题目】已知k阶裴波那契序列的定义为
    f(0)=0, f(1)=0, ..., f(k-2)=0, f(k-1)=1;
    f(n)=f(n-1)+f(n-2)+...+f(n-k), n=k,k+1,...
    试编写求k阶裴波那契序列的第m项值的函数算法,
    k和m均以值调用的形式在函数参数表中出现。

    要求实现下列函数:
    Status Fibonacci(int k, int m, int &f);
    /* 如果能求得k阶斐波那契序列的第m项的值f,则返回OK;*/
    /* 否则(比如,参数k和m不合理)返回ERROR */

    然后我自己想到的是用递归来做,一开始我用的是纯递归,大概思路就是n大于k-1的部分,都用递归解除,然后再把递归的结果累加,最后得到fn。然后提交的时候,虽然出来几个都是right,但速度极慢,可以说是很难跑完。

    后来一个大佬帮我看了后,说这里递归好多次,太耗内存了,就好多结果重复算。(因为是累加的时候有很多重复)然后,就改装了一下,弄了个数组来存中间递归的数,来看代码:

    /**********
    【题目】已知k阶裴波那契序列的定义为
        f(0)=0, f(1)=0, ..., f(k-2)=0, f(k-1)=1;
        f(n)=f(n-1)+f(n-2)+...+f(n-k), n=k,k+1,...
    试编写求k阶裴波那契序列的第m项值的函数算法,
    k和m均以值调用的形式在函数参数表中出现。
    **********/
    int a[1000];       //数列是拿来记住结果的,不然我这种递归每一次都会很多重复
    int beforek = 0;
    void addCount(int m)
    {
        for(int i=0;i<=m+5;i++)
            a[i]=0;
    
    }
    
    Status Fibonacci(int k, int m, int &f) 
    /* 求k阶斐波那契序列的第m项的值f */
    {    
        
        if(k<=1||m<0) {
            f = 0;       
            return ERROR;
        }        
        if(beforek==0||beforek!=k) {
              beforek=k;
              memset(a,0,sizeof(int)*(m+5));    
        }
        if(a[m]!=0) {f=a[m];return OK;}
        if(m<k){
            if(m==(k-1)){
                f = 1;
                a[m] = f;
                return OK;
            } else {
                f = 0;
                a[m] = f; 
                return OK;
            }
        }
        else {//m>=k
            int result = 0;
            int bound = m-k;
            m--;          
            while(m>=bound) {    
                int temp = 0 ;
                Fibonacci(k,m,temp);
                a[m] = temp;
                result = result + temp;
                m--;
            }
            f = result;      
            return OK;
        }    
    }

    后面有做到这个题,不过是要求用循环队列来做,然后就换个思路思考,

    观察发现fn前面k-1个数的取值是0/1,然后fn的值当n大于k-1的时候,
    它的值就会等于fn-1还有后面的一共k-1个数的和,所以我们让队列保持有k-1个
    数,然后不断插入f,f的值是队列中k-1个数的和,插入后又踢掉一个,直到尾
    巴指到n-1,然后再把这个队列末尾那个返回就行了,

    看代码:

    本题的循环队列的类型定义如下:
    typedef struct {
      ElemType *base; // 存储空间的基址
      int front;      // 队头位标
      int rear;       // 队尾位标,指示队尾元素的下一位置
      int maxSize;    // 最大长度
    } SqQueue;
    **********/
    
    /*思路:观察发现fn前面k-1个数的取值是0/1,然后fn的值当n大于k-1的时候,
    它的值就会等于fn-1还有后面的一共k-1个数的和,所以我们让队列保持有k-1个
    数,然后不断插入f,f的值是队列中k-1个数的和,插入后又踢掉一个,直到尾
    巴指到n-1*/
    
    
    int InitSqQueue(SqQueue &Q,int n) {     //初始化,建立空队列
        Q.base = (ElemType *)malloc(sizeof(ElemType)*(n+1));
        if(Q.base==NULL) return 0;
        Q.front = 0;
        Q.rear = 0;
        Q.maxSize = n;
        return 1;
    }
    
    int EnSqQueue(SqQueue &Q,ElemType e) {
         if(  (Q.rear+1)%Q.maxSize==Q.front  ) {
            return 0;
         } else {
            Q.base[Q.rear] = e;
            Q.rear = (Q.rear+1)%Q.maxSize;
            return 1;
         }
    }
    
    int DeSqQueue(SqQueue &Q,ElemType &e) {
        if(Q.rear==Q.front) {
            return 0;
        } else {
            e = Q.base[Q.front];
            Q.front = (Q.front+1)%Q.maxSize;
            return 1;
        }
    }
    
    long Fib(int k, int n)
    /* 求k阶斐波那契序列的第n+1项fn */
    {
        if(n<=k-2)return 0;
        if(n==k-1)return 1;
        /*下面的情况n一定是大于k-1的*/
        SqQueue Q;
        InitSqQueue(Q,n+k);//maxSize应该是无所谓的
        int f,i,e;
        for(i = 0; i <= k-1 ; i ++) { //结束后循环队列里应该有k个元素
            if(i<=k-2) {
                f = 0;
            } else if(i==(k-1)) {
                f = 1;
            }
            EnSqQueue(Q,f);
        }
        int theRear = k-1;//此时的rear元素是k-1
        while(theRear <= n-1) {
            for(i = Q.front, f = 0; i < Q.rear; i = (i+1)%Q.maxSize) {
                f = f + Q.base[i];      //求出的f是队列中k-1个元素的和
            }
            EnSqQueue(Q,f);//f入队
            DeSqQueue(Q,e);//出一个队,保持队列中有k-1个元素
            theRear++;
        }
        return Q.base[Q.rear-1];//最后一个就是fn的值
    }
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