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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Grape

Grape

Graduated in Computer Science and Engineering, but currently working with GNU/Linux infrastructure and in the spare time I'm an Open Source programmer (Python and C), a drawer and author in the YINGJUE Blog.


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