斐波那契数列

最近听到教练提及斐波那契额数列Fibonacci,于是饶有兴趣地翻了一下以前学习的内容,顺便整理一下思路,另外最近又在学习如何撸es6的代码。

额。。。车开得太多了,一不小心容易超速,言归正传,es6是指ECMAScript6,入门可以参考【ECMAScript 6 入门】

1 什么是斐波那契Fibonacci数列?

Fibonacci数列是这样一个数列,它满足以下特性:

f(1)=f(2)=1 \\ f(n)=f(n-1)+f(n-2) (当n \geq 3时)

2 实现思路

2.1 递归法

递归法的特点就是实现非常清晰,易于理解,但是时间复杂度为O(2^n)

const fibonacci = n => {
  if (n === 1 || n === 2) return 1;
  return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2);
}
    
console.log("fibonacci(10) =>", fibonacci(10));
console.log("fibonacci(20) =>", fibonacci(20));
console.log("fibonacci(30) =>", fibonacci(30));
console.log("fibonacci(40) =>", fibonacci(40));
console.log("fibonacci(50) =>", fibonacci(50));

然后输出结果

fibonacci(10) => 55
fibonacci(20) => 6765
fibonacci(30) => 832040
fibonacci(40) => 102334155
fibonacci(50)  Sorry,我的机器太慢了,看样子要升级机器配置了
2.2 正推法

所谓正推法就是利用空间换时间的思路,那个学习过数据结构的都知道,他的时间复杂度是O(n)

const fibonacci = n => {
  let arr = [];
  for(let i = 0; i < n; i++) {
    if(i === 0 || i === 1) arr.push(1);
    else arr.push(arr[i-1] + arr[i-2]);
  }
  return arr[n-1];
}

console.log("fibonacci(10) =>", fibonacci(10));
console.log("fibonacci(20) =>", fibonacci(20));
console.log("fibonacci(30) =>", fibonacci(30));
console.log("fibonacci(40) =>", fibonacci(40));
console.log("fibonacci(45) =>", fibonacci(45));
console.log("fibonacci(100) =>", fibonacci(100));

秒出结果,对于n=100这样的量级也是秒出

fibonacci(10) => 55
fibonacci(20) => 6765
fibonacci(30) => 832040
fibonacci(40) => 102334155
fibonacci(45) => 1134903170
fibonacci(100) => 354224848179262000000
2.3 正推法改进

2.2的正推法的时间复杂度是O(n),但空间复杂度也是O(n),由于在迭代的过程中,只有前两项和当前项对于推算是有意义的,所以在前两项之前的项就无需再缓存下来,用这种方式的空间复杂度也可以降低到O(1)

const fibonacci = n => {
  let [first,second,last] = [1,1,undefined];
  if(n === 1 || n === 2) return 1;
  for(let i = 0; i < n-2; i++) {
    last = first + second;
    first = second;
    second = last;
  }
  return last;
}

console.log("fibonacci(10) =>", fibonacci(10));
console.log("fibonacci(20) =>", fibonacci(20));
console.log("fibonacci(30) =>", fibonacci(30));
console.log("fibonacci(40) =>", fibonacci(40));
console.log("fibonacci(45) =>", fibonacci(45));
console.log("fibonacci(100) =>", fibonacci(100));

同样地,结果也是秒出的

fibonacci(10) => 55
fibonacci(20) => 6765
fibonacci(30) => 832040
fibonacci(40) => 102334155
fibonacci(45) => 1134903170
fibonacci(100) => 354224848179262000000

一般工程中如果用到的话,这种方案就可以了,但是想起前段时间有小朋友问的一个初中数学题想到了递推公式和一元二次方程的根的关系。感兴趣的可以看看求解过程【某初中数学题的解法】

2.4 通项公式法

Fibonacci数列等价于以下的条件
f(n)=\frac{1}{\sqrt5}((\frac{1+\sqrt5}{2})^n-(\frac{1-\sqrt5}{2})^n)

这个公式对于人来说求解比较烧CPU,但对于计算机来说就是计算个hash值而已,说句不够严谨的结论,几乎可以认为算法的时间复杂度是O(1)了,不过这里忽略Math方法的具体实现细节,相信科学计算包底层都是做过优化的吧!然后装个逼,一行代码就搞定了,只是可读性差了点。

const fibonacci = n => 1/Math.sqrt(5)*(Math.pow((1+Math.sqrt(5))/2,n)-Math.pow((1-Math.sqrt(5))/2,n));

console.log("fibonacci(10) =>", fibonacci(10));
console.log("fibonacci(20) =>", fibonacci(20));
console.log("fibonacci(30) =>", fibonacci(30));
console.log("fibonacci(40) =>", fibonacci(40));
console.log("fibonacci(45) =>", fibonacci(45));
console.log("fibonacci(100) =>", fibonacci(100));

结果秒出, 只是由于用到了无理数irrational,会损失一些精度。

fibonacci(10) => 55
fibonacci(20) => 6765
fibonacci(30) => 832039.9999999999
fibonacci(40) => 102334154.99999999
fibonacci(45) => 1134903169.9999998
fibonacci(100) => 354224848179261800000

最后,如果你纠结通向公式是如何推断出来的,这是一个数学问题,你可以参考【斐波那契数列的通项公式求解】

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 206,723评论 6 481
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 88,485评论 2 382
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 152,998评论 0 344
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 55,323评论 1 279
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 64,355评论 5 374
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,079评论 1 285
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,389评论 3 400
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,019评论 0 259
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 43,519评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,971评论 2 325
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,100评论 1 333
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,738评论 4 324
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,293评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,289评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,517评论 1 262
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,547评论 2 354
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,834评论 2 345

推荐阅读更多精彩内容