斐波那契数列C实现

本文介绍斐波那契数列的概念及其两种计算方法:递归法与迭代法。递归法虽直观但效率低下,而迭代法则提供了一种更为高效的计算途径。

斐波那契数列的描述:斐波那契数列,又称黄金分割数列,指的是这样一个数列:0、1、1、2、3、5、8、13、21、……在数学上,斐波纳契数列以如下被以递归的方法定义:F(0)=0,F(1)=1,F(n)=F(n-1)+F(n-2)(n≥2,n∈N*)(百度百科)。

递归实现(效率特低,建议不使用)

long fibonacci(int n)
{
	if(n<2)
	<span style="white-space:pre">	</span>return 1;
	return fibonacci(n-1)+fibonacci(n-2);
}
 
这种递归的解法效率特别低,代价太大。在计算fibonacci(n-1)时也计算了后面的fibonacci(n-2)、fibonacci(n-3)...,比如在计算fibonacci(10)时,计算了fibonacci(3) 21次,而在计算fibonacci(30)时,fibonacci(3)计算了317811次,可想而知递归版本的斐波那契计算方法额外的开销有多大。 

非递归版(迭代计算)

long fibonacci(int n)
{
	long result;
	long previous_result;
	long previous_pre_result;
	result=1;
	previous_result=1;
	while(n>2)
	{
		n--;
		previous_pre_result=previous_result;
		previous_result=result;
		result=previous_result+previous_pre_result;
	}
	return result;
}
虽然这个版本没有递归版本在形式上更符合斐波那契数列的定义,但是这种方法效率比递归版本要高很多。

所以,在实现函数时,要考虑递归的开销,不要盲目使用递归!




### 生成斐波那契数列实现方式 斐波那契数列是一个经典的数学问题,其定义为:F(0) = 0,F(1) = 1,F(n) = F(n - 1) + F(n - 2)(n ≥ 2)[^2]。在C语言中,可以通过多种方式实现数列的生成,包括循环、数组存储、递归等方法。 #### 1. 使用循环生成斐波那契数列 该方法通过两个变量保存前两项的值,并逐步迭代生成后续项,时间复杂度为O(n),效率较高。 ```c #include <stdio.h> int main() { int n, a = 0, b = 1, c, i; printf("请输入要输出的斐波那契数列的项数:"); scanf("%d", &n); printf("斐波那契数列前 %d 项为:\n", n); for (i = 1; i <= n; i++) { if (i == 1) { printf("%d\n", a); continue; } if (i == 2) { printf("%d\n", b); continue; } c = a + b; a = b; b = c; printf("%d\n", c); } return 0; } ``` #### 2. 使用数组存储斐波那契数列 该方法利用数组保存每一项的值,便于后续访问或输出,适用于需要多次访问数列的场景。 ```c #include <stdio.h> int main() { int array[20]; array[0] = 0; array[1] = 1; int i; for (i = 2; i < 20; i++) { array[i] = array[i - 1] + array[i - 2]; } printf("斐波那契数列前20项为:\n"); for (i = 0; i < 20; i++) { printf("%d ", array[i]); } printf("\n"); return 0; } ``` #### 3. 使用递归生成斐波那契数列 递归方法虽然实现简洁,但效率较低,因为存在大量重复计算。适用于理解递归思想,不建议用于大规模数列生成。 ```c #include <stdio.h> int fib(int n) { if (n == 0) return 0; else if (n == 1) return 1; else return fib(n - 1) + fib(n - 2); } int main() { int n, i; printf("请输入要输出的斐波那契数列项数:"); scanf("%d", &n); printf("斐波那契数列前 %d 项为:\n", n); for (i = 0; i < n; i++) { printf("%d\n", fib(i)); } return 0; } ``` #### 4. 判断一个整数是否存在于斐波那契数列中 该方法通过生成斐波那契数列并逐一比较,判断输入的整数是否存在于数列中。 ```c #include <stdio.h> int isFibonacci(int num) { int a = 0, b = 1, c = 0; while (c < num) { c = a + b; a = b; b = c; if (c == num) return 1; } return 0; } int main() { int number; printf("请输入一个整数:"); scanf("%d", &number); if (isFibonacci(number)) printf("%d 存在于斐波那契数列中。\n", number); else printf("%d 不存在于斐波那契数列中。\n", number); return 0; } ``` ### 总结 上述代码展示了多种C语言实现斐波那契数列的方法,包括使用循环、数组、递归生成数列,以及判断整数是否属于该数列的方式。循环和数组方法效率较高,适合实际应用[^1]。
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