斐波那契数列并进行减枝,c语言
时间: 2025-03-28 22:21:34 浏览: 22
斐波那契数列是一个经典的数学序列,其中每个数字都是前两个数字之和。其定义如下:
F(0) = 0
F(1) = 1
F(n) = F(n-1) + F(n-2),对于 n ≥ 2
如果直接用递归的方式求解斐波那契数列,可能会导致大量的重复计算。例如,在计算 `fib(5)` 的过程中会多次重复计算 `fib(3)` 和 `fib(4)` 等子问题。这种低效的现象被称为“冗余计算”。为了优化性能,我们可以在算法中加入剪枝操作。
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### 带记忆化的 C 实现
通过引入一个数组存储已经计算过的值(即动态规划的思想),可以避免不必要的重复计算。这种方法称为**带记忆化搜索**,本质上是一种自顶向下的动态规划策略。
以下是基于 C 语言的实现代码示例:
```c
#include <stdio.h>
#define MAX_N 100 // 定义最大范围
// 全局缓存表用于保存已知结果
int memo[MAX_N];
// 初始化函数:将所有元素置为 -1 表示未初始化状态
void initializeMemo() {
for (int i = 0; i < MAX_N; ++i) {
memo[i] = -1;
}
}
// 计算斐波那契数列第n项
int fib(int n) {
if (n == 0 || n == 1)
return n;
// 如果已经有记录,则直接返回结果(剪枝)
if (memo[n] != -1)
return memo[n];
// 否则继续递归,并将新得到的结果存入缓存
memo[n] = fib(n - 1) + fib(n - 2);
return memo[n];
}
int main() {
int N;
printf("请输入需要计算的斐波那契数列索引:");
scanf("%d", &N);
initializeMemo(); // 初始化全局变量 memo 数组
int result = fib(N); // 调用带剪枝功能的 Fibonacci 函数
printf("Fibonacci(%d)=%d\n", N, result);
return 0;
}
```
#### 运行流程说明:
1. **输入**: 用户提供想要查询的斐波那契数列下标。
2. **初始化**: 将整个`memo[]`设置成初始值 `-1`,表示尚未访问过该位置。
3. **主函数调用**: 使用改进后的 `fib()` 函数对目标值进行递归计算;当遇到之前解决过得子任务时立即从内存读取而非再次运算。
4. 输出最终结果。
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### 性能对比分析
原始版本时间复杂度接近 O(2^n), 经优化后降至O(n). 因此极大提升了效率适合处理更大的数值.
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