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【数据结构与算法】用C语言写爬楼梯(斐波那契数列的应用,迭代与递归)爬楼梯问题超详细,看完这一篇就够了。_c语言爬楼梯代码

c语言爬楼梯代码

        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)(≥ 2,∈ 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。

  1. #include <stdio.h>
  2. int rabbit(int);
  3. int main(int argc,char const* argv[])
  4. {
  5. int step; //爬的台阶数
  6. scanf("%d",&step);
  7. printf("%d",rabbit(step));
  8. return 0;
  9. }
  10. int rabbit(int step)
  11. {
  12. if(step<2) return 1; //step<2因为是爬楼梯比斐波那契数列少一个1
  13. /*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)*/
  14. return rabbit(step-1) + rabbit(step-2);
  15. }

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

  1. #include <stdio.h>
  2. int main(int argc,char const* argv[])
  3. {
  4. int step;
  5. scanf("%d",&step);
  6. printf("%d",ikun(step));
  7. return0;
  8. }
  9. int ikun(int step)
  10. {
  11. int sum = 0,first = 1,second = 1;
  12. if(step<2) return 1;//如果是第一个台阶直接输出1
  13. for (int i = 2; i <= step; i++) //枚举每一个台阶
  14. {
  15. /*辗转迭代法*/
  16. sum = first + second;
  17. first = second;
  18. second = sum;
  19. }
  20. return second;
  21. }

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

  1. #include <stdio.h>
  2. int state(int);
  3. int main(int argc,char const* argv[])
  4. {
  5. int step;
  6. scanf("%d",&step);
  7. printf("%d",state(step));
  8. return 0;
  9. }
  10. int state(int step)
  11. {
  12. int sum;
  13. int dp[2]; //1.定义数组元素
  14. /*2.找出初始值*/
  15. dp[0] = 1;
  16. dp[1] = 2;
  17. if(step<2) return 1; //step<2可以进一步优化代码减少一半运算
  18. for (int i = 3; i <=step; i++) //枚举每一个台阶
  19. {
  20. /*类似于迭代法求斐波那契数列*/
  21. sum = dp[0] + dp[1]; //更新dp数组
  22. dp[0] = dp[1];
  23. dp[1] = sum;
  24. }
  25. return dp[1];
  26. }

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