【剑指offer】斐波那契数列及其变形

本文介绍了斐波那契数列及其在几个典型问题中的应用,包括求斐波那契数列指定项、青蛙跳台阶的不同跳法、变态跳台阶问题及矩形覆盖问题的解决方法。

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1)斐波那契数列

题目描述
大家都知道斐波那契数列,现在要求输入一个整数nnn,请你输出斐波那契数列的第nnn项(从0开始,第0项为0)。
n&lt;=39n&lt;=39n<=39

class Solution {
public:
    int Fibonacci(int n) {
        int result[2] = {0, 1};
        if (n < 2) 
            return result[n];
        long long fibOne = 0;
        long long fibTwo = 1;
        long long fibN = 0;
        for (int i = 2; i <= n; ++i) {
            fibN = fibOne + fibTwo;
            fibOne = fibTwo;
            fibTwo = fibN;
        }
        return fibN;
    }
};
2)跳台阶

题目描述
一只青蛙一次可以跳上1级台阶,也可以跳上2级。求该青蛙跳上一个nnn级的台阶总共有多少种跳法(先后次序不同算不同的结果)。

class Solution {
public:
    int jumpFloor(int number) {
        if (number <= 0) {
            return 0;
        }
        int result[2] = {1, 2};
        if (number <= 2) {
            return result[number - 1];
        }
        long long fibOne = 1;
        long long fibTwo = 2;
        long long fibN = 0;
        for (int i = 3; i <= number; ++i) {
            fibN = fibOne + fibTwo;
            fibOne = fibTwo;
            fibTwo = fibN;
        }
        return fibN;
    }
};
3)变态跳台阶

题目描述
一只青蛙一次可以跳上1级台阶,也可以跳上2级……它也可以跳上nnn级。求该青蛙跳上一个nnn级的台阶总共有多少种跳法。

分析:一道斐波那契数列的变形,但更像是找规律,可以发现f(n)=2n−1f(n) = 2 ^ {n - 1}f(n)=2n1,可以使用递归的思想,当前跳nnn阶台阶的跳法为跳n−1n - 1n1阶台阶的跳法的两倍

class Solution {
public:
    int jumpFloorII(int number) {
        if (number <= 0) {
            return -1;
        } else if (number == 1) {
            return 1;
        } else {
            return 2 * jumpFloorII(number - 1);
        }
    }
};
4)矩形覆盖

题目描述
我们可以用2∗12*121的小矩形横着或者竖着去覆盖更大的矩形。请问用nnn2∗12*121的小矩形无重叠地覆盖一个2∗n2*n2n的大矩形,总共有多少种方法?

分析:用nnn2∗12*121小矩形去覆盖一个2∗n2*n2n的大矩形,我们可以将最后一块单独拿出来,当竖着放的时候,就相当于用(n−1)(n - 1)(n1)2∗12*121的小矩形去覆盖一个2∗(n−1)2*(n - 1)2(n1)的大矩形,即等于f(n−1)f(n - 1)f(n1);当横着放的时候,左上角放一块2∗12*121的小矩形,那么左下角必须横放一块2∗12*121的小矩形,此时就相当于用(n−2)(n - 2)(n2)2∗12*121的小矩形去覆盖一个2∗(n−2)2*(n - 2)2(n2)的小矩形,即等于f(n−2)f(n - 2)f(n2)

总的来说:f(n)=f(n−1)+f(n−2)f(n) = f(n - 1) + f(n - 2)f(n)=f(n1)+f(n2),还是斐波那契数列

class Solution {
public:
    int rectCover(int number) {
        if (number <= 0) {
            return 0;
        }
        int result[2] = {1, 2};
        if (number <= 2) {
            return result[number - 1];
        }
        long long fibOne = 1;
        long long fibTwo = 2;
        long long fibN = 0;
        for (int i = 3; i <= number; ++i) {
            fibN = fibOne + fibTwo;
            fibOne = fibTwo;
            fibTwo = fibN;
        }
        return fibN;
    }
};
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