社区微信群开通啦,扫一扫抢先加入社区官方微信群
社区微信群
Q:斐波那契数列为什么那么重要,所有关于数学的书几乎都会提到?
A:因为斐波那契数列在数学和生活以及自然界中都非常有用。
斐波那契数列(Fibonacci sequence),又称黄金分割数列,因数学家列昂纳多·斐波那契(Leonardoda Fibonacci)以兔子繁殖为例子而引入,故又称为“兔子数列”。
数学上,斐波那契数列以递归的形式进行定义:
F0=0F1=1Fn=Fn−1+Fn−2
先来开看看“兔子数列”以及其他数学应用场景!!
一般而言,兔子在出生两个月后,就有繁殖能力,一对兔子每个月能生出一对小兔子来。如果所有兔子都不死,那么一年以后可以繁殖多少对兔子?
有一段楼梯有10级台阶,规定每一步只能跨一级或两级,要登上第10级台阶有几种不同的走法?
更多数学方面知识,请戳:
斐波那契数列
…
斐波那契数列又因数学家列昂纳多·斐波那契以兔子繁殖为例子而引入,故又称为“兔子数列”。
一般而言,兔子在出生两个月后,就有繁殖能力,一对兔子每个月能生出一对小兔子来。如果所有兔子都不死,那么一年以后可以繁殖多少对兔子?
我们不妨拿新出生的一对小兔子分析一下:
第一个月小兔子没有繁殖能力,所以还是一对
两个月后,生下一对小兔对数共有两对
三个月以后,老兔子又生下一对,因为小兔子还没有繁殖能力,所以一共是三对
------
依次类推可以列出下表:
经过月数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | … |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
幼仔对数 | 1 | 0 | 1 | 1 | 2 | 3 | 5 | 8 | 13 | 21 | 34 | 55 | … |
成兔对数 | 0 | 1 | 1 | 2 | 3 | 5 | 8 | 13 | 21 | 34 | 55 | 89 | |
总体对数 | 1 | 1 | 2 | 3 | 5 | 8 | 13 | 21 | 34 | 55 | 89 | 144 |
幼仔对数=前月成兔对数
成兔对数=前月成兔对数+前月幼仔对数
总体对数=本月成兔对数+本月幼仔对数
可以看出幼仔对数、成兔对数、总体对数都构成了一个数列。这个数列有关十分明显的特点,那是:
前面相邻两项之和,构成了后一项。
有一段楼梯有10级台阶,规定每一步只能跨一级或两级,要登上第10级台阶有几种不同的走法?
这就是一个斐波那契数列:登上第一级台阶有一种登法;登上两级台阶,有两种登法;登上三级台阶,有三种登法;登上四级台阶,有五种登法……
1,2,3,5,8,13……所以,登上十级,有89种走法。
一枚均匀的硬币掷10次,问不连续出现正面的可能情形有多少种?
答案是:
(1/√5)∗[(1+√5)/2](10+2)−[(1−√5)/2](10+2)=144
…
时间复杂度
空间复杂度
通过时间复杂度和空间复杂度评判代码的执行效率。
例如:从规模上来说,如果需要计算F(4)的值,需要进行9次元素操作
设T(n)为计算n的时间复杂度,那么
T(n)=T(n−1)+T(n−2)+O(1)
一般情况,可以得出:T(n)<2∗T(n−1)+O(1)
粗略估算,T(n)<O(2n),上述代码求解F(n)的计算,它的时间复杂度是$O(2^n)
打印正整数n
之内的斐波那契数列
# Python特有, 常规写法
def fib(self, n):
a = 0
b = 1
while a <= n:
print(a, end=" ", flush=True)
a, b = b, a + b # python不借助变量交换两数的值
fib(100) # 求n之内的斐波那契数列
时间复杂度:O(n),空间复杂度:O(1)
打印斐波那契数列前10位数字
# 递归
def fibonacci(i):
num_list = [0, 1]
if i < 2:
return num_list[i]
elif i >= 2:
return (fibonacci(i - 2) + fibonacci(i - 1))
print(fibonacci(10))
时间复杂度:O(n),空间复杂度:O(n)
# 迭代的方式
class FibIterator(object):
"""斐波那契数列迭代器"""
def __init__(self, n):
"""
:param n: int, 指明生成数列的前n个数
"""
self.n = n
# current用来保存当前生成到数列中的第几个数了
self.current = 0
# num1用来保存前前一个数,初始值为数列中的第一个数0
self.num1 = 0
# num2用来保存前一个数,初始值为数列中的第二个数1
self.num2 = 1
def __next__(self):
"""被next()函数调用来获取下一个数"""
if self.current < self.n:
num = self.num1
self.num1, self.num2 = self.num2, self.num1+self.num2
self.current += 1
return num
else:
raise StopIteration
def __iter__(self):
"""迭代器的__iter__返回自身即可"""
return self
if __name__ == '__main__':
fib = FibIterator(10)
for num in fib:
print(num, end=" ")
从定义开始:
F0=0F1=1Fn=Fn−1+Fn−2
转化为矩阵形式
(Fn+1Fn)=(1110)∗(FnFn−1)
可以得出:(Fn+1Fn)(1110)(F1F0)
我们设定
A=(1110)
很显然可以变为如下:
A=(F2F1F1F0)
通过数学归纳法可以推出以下公式:
An=(Fn+1FnF
版权声明:本文来源CSDN,感谢博主原创文章,遵循 CC 4.0 by-sa 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。
原文链接:https://blog.csdn.net/chichu261/article/details/83589767
站方申明:本站部分内容来自社区用户分享,若涉及侵权,请联系站方删除。
如果觉得我的文章对您有用,请随意打赏。你的支持将鼓励我继续创作!