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剑指Offer算法题-青蛙跳台阶的问题

剑指Offer算法题-青蛙跳台阶的问题

作者: lkkwxy | 来源:发表于2018-08-25 09:27 被阅读1019次
题目:一只青蛙一次可以跳上1级台阶,也可以跳上2级台阶。求该青蛙跳上一个n级的台阶总共有多少种跳法?
答题思路
  1. 如果只有1级台阶,那显然只有一种跳法
  2. 如果有2级台阶,那么就有2种跳法,一种是分2次跳。每次跳1级,另一种就是一次跳2级
  3. 如果台阶级数大于2,设为n的话,这时我们把n级台阶时的跳法看成n的函数,记为f(n),第一次跳的时候有2种不同的选择:一是第一次跳一级,此时跳法的数目等于后面剩下的n-1级台阶的跳法数目,即为f(n-1),二是第一次跳二级,此时跳法的数目等于后面剩下的n-2级台阶的跳法数目,即为f(n-2),因此n级台阶的不同跳法的总数为f(n) = f(n-1) + f(n-2),不难看出就是斐波那契数列
数学函数表示如下

f(x)=\left\{ \begin{aligned} & 0 & n=0 \\ & 1 & n=1 \\ & 2 & n=2 \\ & f(n-1)+f(n-2) & n > 2 \end{aligned} \right.

code

这里需要注意一下溢出的问题,因为在swift里若相加溢出,则会直接crash,所以这里相加使用了 &+,溢出后返回nil

func fibonacci(number: UInt64) -> UInt64? {
    if number == 1 {
        return 1
    }else if number == 2 {
        return 1
    }
    var fibNMinusOne:UInt64 = 1
    var fibNMinusTwo:UInt64 = 1
    var fibN:UInt64 = 0
    for _ in 3...number {
        fibN = fibNMinusOne &+ fibNMinusTwo
        if(fibN < fibNMinusOne) {
            return nil
        }
        fibNMinusTwo = fibNMinusOne
        fibNMinusOne = fibN
    }
    return fibN
}
若把条件修改成一次可以跳一级,也可以跳2级...也可以跳上n级呢?
思路
  1. 如果台阶级数为n的话,这时我们把n级台阶时的跳法看成n的函数,记为f(n),第一次跳的时候有n种不同的选择:若是第一次跳一级,此时跳法的数目等于后面剩下的n-1级台阶的跳法数目,即为f(n-1),若是第一次跳m(m<n)级,此时跳法的数目等于后面剩下的n-m级台阶的跳法数目,即为f(n-m),若是第一次跳n级,此时跳法的数目等于1.所以 f(n) = f(n-1) + f(n-2) + ... + f(n-m) + ... + f(2) + f(1) + 1
  2. 因此f(n - 1) = f(n-2) + ... + f(n-m) + ... + f(2) + f(1) + 1
  3. 两式相减得到 f(n) = 2 * f(n-1)
  4. 因此可以得到下面的结果
    \begin{aligned} f(n) &= f(n-1) + f(n-2) + ... + f(n-m) + ... + f(2) + f(1) + 1 \\ &= 1 + f(1) + f(2) + ... + f(n-m) + ... + f(n-2) + f(n-1) \\ &= 1 + f(1) + 2*f(1) + ... + 2^{n-m-1} * f(1) + ... 2^{n-3} * f(1) + 2^{n-2} * f(1) \\ &= 1 + 1 + 21 + ... + 2^{n-m-1} + ... 2^{n-3} + 2^{n-2} \\ &= 2^{n-1} \end{aligned}
答案

若把条件修改成一次可以跳一级,也可以跳2级...也可以跳上n级呢,则f(n) = 2^{n-1}

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