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爬楼梯问题实际上就是斐波那契数列的应用,首先我们讲讲什么是斐波那契数列。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、……在数学上,斐波那契数列以如下被以递推的方法定义:F(0)=0,F(1)=1, F(n)=F(n - 1)+F(n - 2)(n ≥ 2,n ∈ N*);
来源:力扣
知道斐波那契数列这道题就很简单了,那么我们只需要写一个斐波那契的递归就行了,迭代法也非常简单具体由读者自己尝试一番。
- #include <stdio.h>
- int rabbit(int);
- int main(int argc,char const* argv[])
- {
- int step; //爬的台阶数
- scanf("%d",&step);
- printf("%d",rabbit(step));
- return 0;
- }
- int rabbit(int step)
- {
- if(step<2) return 1; //step<2因为是爬楼梯比斐波那契数列少一个1
- /*当然我们也可以写成step<=2,那么在main函数中应该这样调用rabbit(step-1)*/
- return rabbit(step-1) + rabbit(step-2);
- }
但是这道题真的是一个斐波那契数列就能解决的问题吗?
一个暴力的递归似乎可以解决问题,但是解决问题的时间会不会太长了呢?斐波那契数列时间复杂度可是O(2^n)哦,那么有没有一种时间复杂度为O(n)的算法呢?
如果是16阶的台阶用rabbit(step-1)函数调用需要进行1597次,用if(step<2)需要进行987次,好像节约了一半时间但是还远远不够。
迭代法再此也为读者附上
- #include <stdio.h>
- int main(int argc,char const* argv[])
- {
- int step;
- scanf("%d",&step);
- printf("%d",ikun(step));
- return0;
- }
- int ikun(int step)
- {
- int sum = 0,first = 1,second = 1;
-
- if(step<2) return 1;//如果是第一个台阶直接输出1
-
- for (int i = 2; i <= step; i++) //枚举每一个台阶
- {
- /*辗转迭代法*/
- sum = first + second;
- first = second;
- second = sum;
- }
-
- return second;
-
- }
我们用迭代法好像达到了时间复杂度为O(n)的算法,也可以通过力扣运行,但是我们还有更好的方法吗?仔细想想似乎还有吧?
第一次接触爬楼梯问题可能会觉得很难,多见几道我们就能想到动态规划了。
爬到第一层楼梯有一种方法,爬到二层楼梯有两种方法。
那么第一层楼梯再跨两步就到第三层 ,第二层楼梯再跨一步就到第三层。
所以到第三层楼梯的状态可以由第二层楼梯 和 到第一层楼梯状态推导出来,那么就可以想到动态规划了。
首先看看动态规划步骤五部曲
确定dp数组(dp table)以及下标的含义
确定递推公式
dp数组的初始化
确定遍历顺序
举例推导dp数组
那我们现在试着用动态规划来写这道题
- #include <stdio.h>
- int state(int);
- int main(int argc,char const* argv[])
- {
- int step;
- scanf("%d",&step);
- printf("%d",state(step));
- return 0;
- }
- int state(int step)
- {
- int sum;
- int dp[2]; //1.定义数组元素
- /*2.找出初始值*/
- dp[0] = 1;
- dp[1] = 2;
- if(step<2) return 1; //step<2可以进一步优化代码减少一半运算
- for (int i = 3; i <=step; i++) //枚举每一个台阶
- {
- /*类似于迭代法求斐波那契数列*/
- sum = dp[0] + dp[1]; //更新dp数组
- dp[0] = dp[1];
- dp[1] = sum;
- }
-
- return dp[1];
-
- }
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