算法—青蛙跳台阶问题汇总
1. 第一题(引子):输出菲波那切数列的第N项。 斐波那契数列含义(百度百科): 指的是这样一个数列:1、1、2、3、5、8、13、21、34、……在数学上,斐波纳契数列以如下被以递归的方法定义:F(0)=0,F(1)=1, F(n)=F(n-1)+F(n-2)(n>=2,n∈N*) 递归方式: public static int fibnacci(int n){ if (n==0){ return 0; } if (n==1){ return 1; } return fibnacci(n-1)+fibnacci(n-2); } 我们计算n为4的情况:那么我们需要做如下的计算: Fibonacci(4) = Fibonacci(3) + Fibonacci(2); = Fibonacci(2) + Fibonacci(1) + Fibonacci(1) + Fibonacci(0); = Fibonacci(1) + Fibonacci(0) + Fibonacci(1) + Fibonacci(1) + Fibonacci(0); 看看,多做了多少计算。2 计算了 2次,1 计算了5次,0计算了3次。正常来说我们计算4次就可以了吧。这样相当于多做了4次。 非递归方式: public static int fibnacci2(int n){ if (n==0){ return 0; } if (n==1 || n==2){ return 1; } int f1=1; int f2=1; int count=3; while (count++<=n){ int temp=f1; f1=f2; f2=temp+f2; } return f2; } 延伸到青蛙跳台阶问题: 2. 一只青蛙一次可以跳上1级台阶,也可以跳上2级。求该青蛙跳上一个n级的台阶总共有多少种跳法(先后次序不同算不同的结果)。 如果n=1,只有一种跳法,那就是1 如果n=2,那么有两种跳法,2,[1,1] 如果n=3,那么有三种跳法,[1,1,1],,[1,2],[2,1] 如果n=4,那么有五种跳法,[1,1,1,1],[1,1,2],[1,2,1],[2,1,1],[2,2] 如果n=5,那么有八种跳法,[1,1,1,1,1],[1,1,1,2],[1,1,2,1],[1,2,1,1],[2,1,1,1],[2,2,1],[2,1,2],[1,2,2] 结果为1,2,3,5,8 这不特么是斐波那切数列嘛 递归做法: public static int jump(int n){ if (n==0) return 0; if (n==1) return 1; if (n==2) return 2; return jump(n-1)+jump(n-2); } 非递归做法: public static int jump2(int n){ if (n==0) return 0; if (n==1) return 1; if (n==2) return 2; int n1=1; int n2=2; int count=2; while (count++<=n){ int tmp=n1; n1=n2; n2=tmp+n2; } return n2; } //一只青蛙一次可以跳上1级台阶,也可以跳上2级……它也可以跳上n级。求该青蛙跳上一个n级的台阶总共有多少种跳法。 //f(n) = f(n-1) + f(n-2) + f(n-3) + ... + f(n-(n-1)) + f(n-n) 3. 一只青蛙一次可以跳上1级台阶,也可以跳上2级……它也可以跳上n级。求该青蛙跳上一个n级的台阶总共有多少种跳法。 f(n) = f(n-1) + f(n-2) + f(n-3) + ... + f(n-(n-1)) + f(n-n)= f(0) + f(1) + f(2) + f(3) + ... + f(n-2)+f(n-1) f(n-1) = f(0) + f(1)+f(2)+f(3) + ... + f((n-1)-1) = f(0) + f(1) + f(2) + f(3) + ... + f(n-2) so f(n)=2*f(n-1) public int Jump3(int n) { if (n <= 1) { return 1; } else { return 2 * Jump3(n - 1); } } 4. 一只青蛙一次可以跳上1级台阶,也可以跳上2级……它也可以跳上n级。求该青蛙跳上一个m级的台阶总共有多少种跳法。 先列多项式: f(n) = f(n-1) + f(n-2) + f(n-3) + ... + f(n-m) f(n-1) = f(n-2) + f(n-3) + ... + f(n-m) + f(n-m-1) 化简得:f(n) = 2f(n-1) - f(n-m-1) public static int Jump4(int n,int m ) { //当大于m的时候是上面的公式 if(n > m){ return 2*Jump4(n-1, m)-Jump4(n-1-m, m); } //当小于等于m的时候就是和n级的相同了 if (n <= 1) { return 1; } else { return 2 * Jump4(n - 1,n); } } }
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【数据结构和算法15】二叉树排序