13、线性非齐次递推关系及涉及 ⌊n/2⌋ 和 ⌈n/2⌉ 的递推关系

线性非齐次递推关系及涉及 ⌊n/2⌋ 和 ⌈n/2⌉ 的递推关系

1. 线性非齐次递推关系的求解

1.1 一般解的形式

对于不同的线性非齐次递推关系,其最一般解的形式各不相同。以下是一些常见递推关系的最一般解形式:
| 递推关系 | 最一般解形式 |
| — | — |
| (F(n) = 3F(n - 1) + 3n^2 - 2n + 1) | (F(n) = \alpha3^n + \beta_2n^2 + \beta_1n + \beta_0) |
| (F(n) = F(n - 1) + 3n^2 - 2n + 1) | (F(n) = \alpha1^n + \beta_3n^3 + \beta_2n^2 + \beta_1n) |
| (G(k) = G(k - 1) - 2) | (G(k) = \alpha1^k + \beta_1k) |
| (T(n) = \frac{1}{3}T(n - 1) + \frac{1}{3}n) | (T(n) = \alpha(\frac{1}{3})^n + \beta_1n + \beta_0) |
| (F(n) = 3F(n - 1) - 2F(n - 2) - n + \frac{1}{5}) | (F(n) = \alpha_11^n + \alpha_22^n + \beta_2n^2 + \beta_1n) |
| (g(n) = -2g(n - 1) + 5g(n - 2) - 4n^2 + 6) | (g(n) = \alpha_1(-1 + \sqrt{6})^n + \alpha_2(-1 - \sqrt{6})^n + \beta_2n^

在将非负十进制整数 \(n\) 转换成二进制形式并返回二进制数位数时,递推关系式 `countBinary(n / 2) + 1` 的得出基于十进制转二进制的“除基取余法”[^2]。 “除基取余法”是将十进制数不断除以 \(2\),取余数作为二进制数的每一位,直到商为 \(0\)。例如,将十进制数 \(13\) 转换为二进制: - \(13 \div 2 = 6\) 余 \(1\) - \(6 \div 2 = 3\) 余 \(0\) - \(3 \div 2 = 1\) 余 \(1\) - \(1 \div 2 = 0\) 余 \(1\) 从下往上读取余数得到 \(13\) 的二进制表示为 \(1101\)。 在这个过程中可以发现,一个十进制数 \(n\) 的二进制位数,等于 \(n\) 除以 \(2\) 后的商(即 \(\lfloor n/2 \rfloor\))的二进制位数加 \(1\)。因为每进行一次除法操作,就相当于在二进制表示中去掉了最低位,而去掉最低位后的数的二进制位数比原数少 \(1\)。 例如,\(13\) 的二进制位数等于 \(6\) 的二进制位数加 \(1\),\(6\) 的二进制位数等于 \(3\) 的二进制位数加 \(1\),以此类推,直到商为 \(0\) 或 \(1\)。 以下是实现该递推关系的代码: ```java public class BinaryConverter { public static int countBinary(int n) { if (n == 0) { return 0; } else if (n == 1) { return 1; } else { return countBinary(n / 2) + 1; } } public static void main(String[] args) { int num = 13; int binaryLength = countBinary(num); System.out.println("十进制数 " + num + " 转换为二进制后的位数是: " + binaryLength); } } ```
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