跳台階問題(遞歸、動態規則、變態跳台階)


題目:一只青蛙一次可以跳上1級台階,也可以跳上2級。求該青蛙跳上一個n級的台階總共有多少種跳法。

 分析:青蛙每次只有一階或者兩階兩種跳法,那么:
  • 假設第一次跳的是一階,那么剩下的n-1個台階,跳法是f(n-1)
  • 假設第一次跳的是兩階,那么剩下的n-2個台階,跳法是f(n-2)
  • 由上面兩種假設可得:f(n) = f(n-1) + f(n-2)
  • 由實際情況可知:f(1) = 1,f(2) = 2
  • 最終得出的是一個斐波那契數列:
                 |  1,n = 1
f(n)   =       |  2, n = 2
                 |  f(n-1) + f(n -2), n >2

遞歸方法實現

這種方法是最低級的做法,有很多重復計算,效率很低。
int jumpFloor(int n)
{
    if (n <= 0)
        return 0;
    if (n <= 2)
        return n;
    return jumpFloor(n - 1) + jumpFloor(n - 2);
}

動態規則實現

這種方法利用斐波那契數列從下往上算,避免重復計算,提高效率。
int f(int n)
{
    if (n <= 2) return n;
    int f = 1;
    int g = 1;
    while (n--)
    {
        g = g + f;
        f = g - f;
    }
    return f;
}

 

拓展:變態跳台階問題

題目:一個台階總共有n級,如果一次可以跳1級,也可以跳2級......它也可以跳上n級。此時該青蛙跳上一個n級的台階總共有多少種跳法?
 
分析:用f(n)表示青蛙跳上n階台階的跳法數,設定f(0) = 1;
當n = 1 時,只有一種跳的方式,一階跳,f(1) = 1
當n = 2 時,有兩種跳的方式,一階跳和兩階跳,f(2) = f(1) + f(0) = 2
當n = 3 時,有三種跳的方式,第一次跳出一階后,后面還有f(3-1)中跳法; 第一次跳出二階后,后面還有f(3-2)中跳法;第一次跳出三階后,后面還有f(3-3)中跳法,f(3) = f(2) + f(1) + f(0) = 4
當n = n 時,第一次跳出一階后,后面還有f(n-1)中跳法; 第一次跳出二階后,后面還有f(n-2)中跳法......第一次跳出n階后,后面還有 f(n-n)中跳法,即:
f(n) = f(n-1) + f(n-2) + f(n-3) + ... + f(n-n) = f(0) + f(1) + f(2) + ... + f(n-1)
又因為 f(n-1) = f(0) + f(2) + f(3) + ... + f(n-2)
兩式相減得:f(n) = 2 * f(n-1)    ( n >= 2)
                 |  0,n = 0
f(n)   =       |  1, n = 1
                 |  2 * f(n-1) , n >= 2
 
代碼實現:
int f(int n)
{
    if (n <= 0)
        return 0;
    if (n == 1)
        return 1;
    int f = 1;
    for (int i = 2; i <= n; i++)
    {
        f = 2 * f;
    }
    return f;
}

 

 


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