蓝桥--杨辉三角形

本文介绍如何使用C++和二维数组实现杨辉三角形的生成,详细解析了杨辉三角形的性质及其实现算法,适用于初学者理解和实践。

问题描述:
杨辉三角形又称Pascal三角形,它的第i+1行是(a+b)i的展开式的系数。  
它的一个重要性质是:三角形中的每个数字等于它两肩上的数字相加。 
下面给出了杨辉三角形的前4行: 
1 
1 1 
1 2 1 
1 3 3 1 
给出n,输出它的前n行。

输入格式
输入包含一个数n。

输出格式
输出杨辉三角形的前n行。每一行从这一行的第一个数开始依次输出,中间使用一个空格分隔。请不要在前面输出多余的空格。
样例输入
4
样例输出
1
1 1
1 2 1
1 3 3 1
数据规模与约定
1 <= n <= 34。
————————————————

问题分析:这个问题的关键其实就是二维数组的应用,其次就是杨辉三角形的性质,第一二行所有元素都为1,因为前两行的元素没有“左右肩”,从第三行开始,除了两边的元素,其他的值均为其左右肩的值之和,所以我们可以通过构造一个二维数组来完成,如下:

#include<iostream>
using namespace std;

int main() {
	int n, i;
	cin >> n;
	int a[35][35] = { 0 };   //数据规模为1 <= n <= 34,将二维数组初始化为0.

	if (n >= 1 && n <= 34) {
		for (i = 1; i <= n; i++) {     //先给二维数组中每行的最两边元素赋值1
			a[i][1] = 1;
			a[i][i] = 1;
		}
		for (i = 3; i <= n; i++) {    //根据中间元素的性质给其赋值
			for (int j = 2; j <= n; j++) {
				a[i][j] = a[i - 1][j - 1] + a[i - 1][j];
			}
		}
		for (int m = 1; m <= n; m++) {   //输出数组
			for (int k = 1; k <= m; k++) {
				cout << a[m][k] << " ";
			}
			cout << endl;
		}
	}
	return 0;
}

 

运行结果:

使用 Python 解决蓝桥杨辉三角形问题,有不同的思路和方法: - **枚举法**:该方法是将所有杨辉三角里的数放在一个数组里,使用`index`索引到目标数并打印出其顺序。以下是示例代码: ```python l1 = [[1], [1, 1]] l = [] for i in range(2, 200): l2 = [1] for j in range(i - 1): m = l1[i - 1][j] + l1[i - 1][j + 1] l2.append(m) l2.append(1) l1.append(l2) for j in l1: l.extend(j) n = int(input()) print(l.index(n) + 1) ``` 该方法通过两层循环构建杨辉三角,外层循环控制数,内层循环根据上一计算当前的值,最后将所有元素存入一维列表`l`中,使用`index`方法查找目标数的位置 [^2]。 - **斜查找与二分查找结合法**:考虑杨辉三角和二项式系数 $C(n,m)$ 的关系,对每个斜使用二分查找来找到目标数。示例代码如下: ```python import sys def C(a, b): top = 1 bot = 1 i = b for j in range(1, a + 1): top *= i bot *= j i -= 1 return top // bot def bi_search(k): l = 2 * k r = max(n, l) while r > l: mid = (l + r) // 2 median = C(k, mid) if median == n: break elif median > n: r = mid - 1 else: l = mid + 1 if C(k, r) != n: return False print((1 + r) * r // 2 + k + 1) return True n = int(input()) if n == 1: print(int(1)) sys.exit() for i in range(0, 16): k = 16 - i if bi_search(k): break ``` 此方法定义了`C`函数用于计算组合数,`bi_search`函数对第`k`个斜二分查找。在主程序中,先处理目标数为 1 的特殊情况,然后从第 16 个斜开始依次进二分查找,找到目标数则输出其位置并结束程序 [^3]。 - **优化的斜查找与二分查找结合法**:同样基于组合数和二分查找,在计算组合数时增加了提前终止条件以提高效率。示例代码如下: ```python def C(a, b): res = 1 for i in range(a): res *= b / a if res > target: return res b -= 1 a -= 1 return res def search(k): low = 2 * k high = target if high <= low and C(k, low) != target: return False while low <= high: mid = low + (high - low) // 2 val = C(k, mid) if val > target: high = mid - 1 elif val < target: low = mid + 1 else: print(int(mid * (mid + 1) / 2) + k + 1) return True return False target = int(input()) for i in range(16, -1, -1): if search(i): break ``` 该方法在`C`函数中增加了判断,当组合数结果大于目标值时提前返回,提高了效率。`search`函数对第`k`个斜二分查找,在主程序中从第 16 个斜开始依次查找目标数 [^5]。
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