2015年2月13日

时间:2021-08-07 01:35:27

斐波那契数列的递归与非递归的3种实现方式。

递归是一种常用的解决问题的思路,使用递归的方法编程,会使程序看起来简洁清晰,如果我们写一段java的递归代码,java的底层是用栈来实现递归的,不过递归不断的出栈和入栈操作,使递归算法的性能大受影响。正因为递归算法在时间和空间上都些限制,在实际应用中,我们一般采用递归算法来分析问题,使用非递归算法来解决问题,

本文将从实现斐波那契数列入手,来讨论递归与非递归的实现与转化,

斐波那契指的是这样一个数列:0、1、1、2、3、5、8、13、21.....它所遵从的规律是f(n)=f(n-1)+f(n-2).

1、递归的方式来实现Fibonacci Sequence。

使用递归的方法需要注意两个问题,一个是递归的出口,另外一个就是递归的逻辑关系,所谓的逻辑关系,就是f(n)=f(n-1)+f(n-2)。

public static int Fib(int n){
        if(n<=0)
            return 0;
        if(n==1){
            return 0;
        }
        if(n==2){
            return 1;
        }
        return Fib(n-1)+Fib(n-2);
    }

程序中的n==1和n==2就是递归的出口。由于java底层是用栈来实现的。不断的出栈和入栈,而且栈将所有的中间值都存了起来,所以时间和空间上还是打了很大的折扣的。

2.非递归的方式来实现FiboNacci Sequence。

public static int Fib(int n){
        int pre_1=0,pre_2=0,temp;
        for(int i=1;i<=n;i++){
            if(i==1){
                pre_2=0;
            }
            if(i==2){
                pre_1=0;
                pre_2=1;
            }
            
            temp=pre_2;
            pre_2=pre_1+pre_2;
            pre_1=temp;
        }
        return pre_2;
    }

程序中采用了两个临时变量来存储中间值,pre_1和pre_2。这样就减少了空间的消耗。执行效率也比第一种效率高。

3.用栈来实现FiboNacci Sequence。既然逻辑关系是f(n)=f(n-1)+f(n-2)。要得到最终结果还是要靠这个逻辑关系,唯一不同的是要找一个地方来存中间值而已。递归是程序自己用栈来存的,第二种做法是用的两个变量来存的。我们来模拟程序实现递归的办法来消除递归。

public static int Fib(int n){
        Stack<Integer> s=new Stack<Integer>();
        int top=0;
        if(n==0)
            return 0;
        while(top<=n){
            if(top==0){
                s.push(0);
                top++;
                continue;                
            }
            if(top==1){
                s.push(1);
                top++;
                continue;
            }
            s.push(s.get(top-1)+s.get(top-2));
            top++;
            continue;
        }
        
        return s.peek();
    }

这段程序就是用栈存储了所有的中间值,执行 效率和空间上都不及第二种算法。