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C#实现斐波那契数列的几种方法整理

什么是斐波那契数列?经典数学问题之一;斐波那契数列,又称黄金分割数列,指的是这样一个数列:1、1、2、3、5、8、13、21、……想必看到这个数列大家很容易的就推算出来后面好几项的值,那么到底有什么规律,简单说,就是前两项的和是第三项的值,用递归算法计第50位多少。

这个数列从第3项开始,每一项都等于前两项之和。

斐波那契数列:{1,1,2,3,5,8,13,21...}

递归算法,耗时最长的算法,效率很低。

?

public static long CalcA( int n)

{

   if (n <= 0) return 0;

   if (n <= 2) return 1;

   return checked (CalcA(n - 2) + CalcA(n - 1));

}

通过循环来实现

?

public static long CalcB( int n)

{

   if (n <= 0) return 0;

   var a = 1L;

   var b = 1L;

   var result = 1L;

   for (var i = 3; i <= n; i++)

   {

     result = checked (a + b);

     a = b;

     b = result;

   }

   return result;

}

通过循环的改进写法

?

public static long CalcC( int n)

{

   if (n <= 0) return 0;

   var a = 1L;

   var b = 1L;

   for (var i = 3; i <= n; i++)

   {

     b = checked (a + b);

     a = b - a;

   }

   return b;

}

通用公式法

?

/// <summary>

/// F(n)=(1/√5)*{[(1+√5)/2]^n - [(1-√5)/2]^n}

/// </summary>

/// <param name="n"></param>

/// <returns></returns>

public static long CalcD( int n)

{

   if (n <= 0) return 0;

   if (n <= 2) return 1; //加上,可减少运算。

   var a = 1 / Math.Sqrt(5);

   var b = Math.Pow((1 + Math.Sqrt(5)) / 2, n);

   var c = Math.Pow((1 - Math.Sqrt(5)) / 2, n);

   return checked (( long )(a * (b - c)));

}

其他方法

?

using System;

using System.Diagnostics;

 

 

namespace Fibonacci

{

   class Program

   {

     static void Main( string [] args)

     {

       ulong result;

 

       int number = 10;

       Console.WriteLine( "************* number={0} *************" , number);

 

       Stopwatch watch1 = new Stopwatch();

       watch1.Start();

       result = F1(number);

       watch1.Stop();

       Console.WriteLine( "F1({0})=" + result + " 耗时:" + watch1.Elapsed, number);

 

       Stopwatch watch2 = new Stopwatch();

       watch2.Start();

       result = F2(number);

       watch2.Stop();

       Console.WriteLine( "F2({0})=" + result + " 耗时:" + watch2.Elapsed, number);

 

       Stopwatch watch3 = new Stopwatch();

       watch3.Start();

       result = F3(number);

       watch3.Stop();

       Console.WriteLine( "F3({0})=" + result + " 耗时:" + watch3.Elapsed, number);

 

       Stopwatch watch4 = new Stopwatch();

       watch4.Start();

       double result4 = F4(number);

       watch4.Stop();

       Console.WriteLine( "F4({0})=" + result4 + " 耗时:" + watch4.Elapsed, number);

 

       Console.WriteLine();

 

       Console.WriteLine( "结束" );

       Console.ReadKey();

     }

 

     /// <summary>

     /// 迭代法

     /// </summary>

     /// <param name="number"></param>

     /// <returns></returns>

     private static ulong F1( int number)

     {

       if (number == 1 || number == 2)

       {

         return 1;

       }

       else

       {

         return F1(number - 1) + F1(number - 2);

       }

      

     }

 

     /// <summary>

     /// 直接法

     /// </summary>

     /// <param name="number"></param>

     /// <returns></returns>

     private static ulong F2( int number)

     {

       ulong a = 1, b = 1;

       if (number == 1 || number == 2)

       {

         return 1;

       }

       else

       {

         for ( int i = 3; i <= number; i++)

         {

           ulong c = a + b;

           b = a;

           a = c;

         }

         return a;

       }

     }

 

     /// <summary>

     /// 矩阵法

     /// </summary>

     /// <param name="n"></param>

     /// <returns></returns>

     static ulong F3( int n)

     {

       ulong [,] a = new ulong [2, 2] { { 1, 1 }, { 1, 0 } };

       ulong [,] b = MatirxPower(a, n);

       return b[1, 0];

     }

 

     #region F3

     static ulong [,] MatirxPower( ulong [,] a, int n)

     {

       if (n == 1) { return a; }

       else if (n == 2) { return MatirxMultiplication(a, a); }

       else if (n % 2 == 0)

       {

         ulong [,] temp = MatirxPower(a, n / 2);

         return MatirxMultiplication(temp, temp);

       }

       else

       {

         ulong [,] temp = MatirxPower(a, n / 2);

         return MatirxMultiplication(MatirxMultiplication(temp, temp), a);

       }

     }

 

     static ulong [,] MatirxMultiplication( ulong [,] a, ulong [,] b)

     {

       ulong [,] c = new ulong [2, 2];

       for ( int i = 0; i < 2; i++)

       {

         for ( int j = 0; j < 2; j++)

         {

           for ( int k = 0; k < 2; k++)

           {

             c[i, j] += a[i, k] * b[k, j];

           }

         }

       }

       return c;

     }

     #endregion

 

     /// <summary>

     /// 通项公式法

     /// </summary>

     /// <param name="n"></param>

     /// <returns></returns>

     static double F4( int n)

     {

       double sqrt5 = Math.Sqrt(5);

       return (1/sqrt5*(Math.Pow((1+sqrt5)/2,n)-Math.Pow((1-sqrt5)/2,n)));

     }

   }

}

OK,就这些了。用的long类型来存储结果,当n>92时会内存溢出。

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持服务器之家。

原文链接:https://HdhCmsTestjianshu测试数据/p/31b783e3eb46

dy("nrwz");

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