跳台阶

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http://www.nowcoder.com/questionTerminal/8c82a5b80378478f9484d87d1c5f12a4

描述

此题和斐波拉契数列做法一样。也将用三个方法来解决,从入门到会做。
考察知识:递归,记忆化搜索,动态规划和动态规划的空间优化。
难度:一星

题解

方法一:递归

题目分析,假设f[i]表示在第i个台阶上可能的方法数。逆向思维。如果我从第n个台阶进行下台阶,下一步有2中可能,一种走到第n-1个台阶,一种是走到第n-2个台阶。所以f[n] = f[n-1] + f[n-2].
那么初始条件了,f[0] = f[1] = 1。
所以就变成了:f[n] = f[n-1] + f[n-2], 初始值f[0]=1, f[1]=1,目标求f[n]
看到公式很亲切,代码秒秒钟写完。

int Fibonacci(int n) {
    if (n<=1) return 1;
    return Fibonacci(n-1) + Fibonacci(n-2);
}

优点,代码简单好写,缺点:慢,会超时
时间复杂度:O(2^n)
空间复杂度:递归栈的空间
###方法二:记忆化搜索
拿求f[5] 举例
![ ](https://uploadfiles.nowcoder.com/images/20200331/284295_1585640015269_3CFD76CB928C82AAF58AB59DC618BFD4 "图片标题")

通过图会发现,方法一中,存在很多重复计算,因为为了改进,就把计算过的保存下来。
那么用什么保存呢?一般会想到map, 但是此处不用牛刀,此处用数组就好了。

int Fib(int n, vector<int>& dp) {
    if (n<=1) return 1;
    if (dp[n] != -1) return dp[n];
    return dp[n] = Fib(n-1) + Fib(n-2);
}
int Fibonacci(int n) {
    vector<int> dp(45, -1); // 因为答案都是>=0 的, 所以初始为-1,表示没计算过
    return Fib(n, dp);
}

时间复杂度:O(n), 没有重复的计算
空间复杂度:O(n)和递归栈的空间

方法三:动态规划

虽然方法二可以解决此题了,但是如果想让空间继续优化,那就用动态规划,优化掉递归栈空间。
方法二是从上往下递归的然后再从下往上回溯的,最后回溯的时候来合并子树从而求得答案。
那么动态规划不同的是,不用递归的过程,直接从子树求得答案。过程是从下往上。

int Fibonacci(int n) {
    vector<int> dp(n+1, 0);
        dp[0] = dp[1] = 1;
        for (int i=2; i<=n; ++i) {
            dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2];
        }
        return dp[n];
}

时间复杂度:O(n)
空间复杂度:O(n)
###继续优化
发现计算f[5]的时候只用到了f[4]和f[3], 没有用到f[2]...f[0],所以保存f[2]..f[0]是浪费了空间。
只需要用3个变量即可。

int Fibonacci(int n) {
     if (n == 0 || n == 1) return n;
        int a = 1, b = 1, c;
        for (int i=2; i<=n; ++i) {
            c = a + b;
            a = b;
            b = c;
        }
        return c;
}

时间复杂度:O(n)
空间复杂度:O(1)
完美!

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