题目:写一个函数,输入 n ,求斐波那契(Fibonacci)数列的第 n 项(即 F(N))。斐波那契数列的定义如下:。
//F(0) = 0, F(1) = 1
//F(N) = F(N - 1) + F(N - 2), 其中 N > 1.
斐波那契数列由 0 和 1 开始,之后的斐波那契数就是由之前的两数相加而得出。
答案需要取模 1e9+7(1000000007),如计算初始结果为:1000000008,请返回 1。
示例 1:
//输入:n = 2
//输出:1
示例 2:
//输入:n = 5
//输出:5
提示:
- 0 <= n <= 100
思路分析
在解答本题之前,我们通过题意也已经理解到了斐波那契数列,即f(n + 1) = f(n) + f(n - 1)。也因此我们可以通过递归就可以解决本题。但实际上递归法在本题是最烂的解法,这是因为无脑递归会让我们做很多重复的遍历工作,导致时间复杂度增大,显然不是我们想要的结果。
方法一:递归法
var fib = function(n) {
if(n <= 2){
return n === 0 ? 0 : 1;
}else{
return (fib(n - 1) + fib(n - 2)) % 1000000007;
}
};
以上算法的时间复杂度和空间复杂度分析如下:
- 时间复杂度:O(2 ^ n)。
- 空间复杂度:O(n)。
递归法
方法二:动态规划
动态规划解析:
- 状态定义: 设arr为一维数组,其中 arr[i] 的值代表斐波那契数列第i个数字 。
- 转移方程: arr[i + 1] = arr[i] + arr[i - 1] ,即对应数列定义 f(n + 1) = f(n) + f(n - 1);
- 初始状态: arr[0] = 0, arr[1] = 1 ,即初始化前两个数字;
- 返回值: arr[n] ,即斐波那契数列的第 n 个数字。
- 空间复杂度优化:
若新建长度为n的arr列表,则空间复杂度为O(N)。
由于 arr 列表第 i 项只与第 i-1 和第 i-2 项有关,因此只需要初始化三个整形变量 sum, a, b ,利用辅助变量 sum 使 a, b两数字交替前进即可 (具体实现见代码) 。
节省了 arr 列表空间,因此空间复杂度降至 O(1) 。如下图所示:
/**
* @param {number} n
* @return {number}
*/
var fib = function(n) {
let a = 0,b = 1,sum;
for(let i = 0;i < n;i++){
sum = (a + b) % 1000000007;
a = b;
b = sum;
}
return a;
};
以上算法的时间复杂度和空间复杂度分析如下:
- 时间复杂度:O(n), 计算 f(n)需循环 n 次,每轮循环内计算操作使用 O(1) 。
- 空间复杂度:O(1), 几个标志变量使用常数大小的额外空间。
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