走台阶方式种数计算

这篇博客介绍了如何计算走N阶楼梯的不同方式,通过递推公式展示了从只走一步或两步到可走三步的情况,解释了递推过程和最终方程的合理性。

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N阶台阶,假设每次走一步或两步,计算共有多少种走法。
以f(n)表示走N-n阶台阶有多少种方式
n表示目前剩余台阶数
首先计算最终状态(即走法少于2种的时候):
最终状态为n=0,即到达终点记一种走法
当n=1时,走法只有f(n-1),所以也可直接返回1

中途每一台阶都有两种走法,所以有两个递归函数调用,以分支形式,最终每条分支到达终点都会增加1种走法返回,所以最先调用的函数会获得所有走法的记数

def up(n):
    if n < 2:
        return 1
    else:
        return up(n - 1) + up(n - 2)
# 两种等价
def up(n):
    if n == 0:
        return 1
    if n == 1:
        return up(n 
### C语言递归解决台阶问题 #### 台阶问题描述 假设一个人每次可以选择上1级台阶或者2级台阶,问到达第n级台阶有多少种不同的方法。 这是一个经典的动态规划和递归问题。通过分析可知,当站在第`n`级台阶时,可能是从第`n-1`级台阶迈一步上来,或者是从第`n-2`级台阶迈两步上来。因此,状态转移方程为: \[ f(n) = f(n-1) + f(n-2) \] 其中 `f(1) = 1`, `f(2) = 2` 是初始条件。 --- #### 示例代码及解析 以下是使用C语言实现该问题的递归解法: ```c #include <stdio.h> // 定义递归函数计算到第n级台阶的方法数 int climbStairs(int n) { if (n == 1) { // 初始条件:只有1级台阶 return 1; } if (n == 2) { // 初始条件:有2级台阶 return 2; } // 状态转移方程:当前台阶的方法等于前两级台阶之和 return climbStairs(n - 1) + climbStairs(n - 2); } int main() { int n; printf("请输入台阶总数: "); scanf("%d", &n); int result = climbStairs(n); // 调用递归函数 printf("到第%d级台阶共有 %d 种方法。\n", n, result); return 0; } ``` --- #### 解析 上述代码的核心逻辑基于递归的思想[^1]。 1. **基本情况处理**:如果台阶数量为1,则只有一种方式;如果是2,则有两种方式。 2. **递推关系**:对于任意台阶`n`,其可能的方式是从`n-1`或`n-2`跳过来,所以总方式数为两者之和。 3. **时间复杂度**:此算法的时间复杂度较高 \(O(2^n)\),因为存在大量重复子问题。可以通过记忆化优化来降低复杂度[^4]。 尽管递归形式较为直观易懂,但在实际应用中可能会因栈溢出而失效,尤其是在输入较大时。相比之下,迭代版本通常更高效且占用较少资源[^2]。 --- #### 迭代改进版(可选) 为了提高效率并减少空间消耗,可以用循环替代递归来解决问题: ```c #include <stdio.h> int climbStairsIterative(int n) { if (n == 1 || n == 2) { return n; } int prev1 = 1; // 表示f(n-2) int prev2 = 2; // 表示f(n-1) int current; for (int i = 3; i <= n; ++i) { current = prev1 + prev2; // 当前值=f(n)=f(n-1)+f(n-2) prev1 = prev2; // 更新prev1为之前的prev2 prev2 = current; // 更新prev2为新的current } return prev2; } int main() { int n; printf("请输入台阶总数: "); scanf("%d", &n); int result = climbStairsIterative(n); printf("到第%d级台阶共有 %d 种方法。\n", n, result); return 0; } ``` 这种方法仅需常量级别的额外存储空间,并显著降低了运行时间\(O(n)\)[^2]。 ---
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