數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法之-數(shù)學(xué)歸納法

在介紹此算法之前,我線拋出幾道題目,當(dāng)然這幾道題目均出自于劍指offer大家可以簡(jiǎn)單思考一下。

Q1:大家都知道斐波那契數(shù)列,現(xiàn)在要求輸入一個(gè)整數(shù)n,請(qǐng)你輸出斐波那契數(shù)列的第n項(xiàng)。

Q2:一只青蛙一次可以跳上1級(jí)臺(tái)階,也可以跳上2級(jí)。求該青蛙跳上一個(gè)n級(jí)的臺(tái)階總共有多少種跳法。

Q3:一只青蛙一次可以跳上1級(jí)臺(tái)階,也可以跳上2級(jí)……它也可以跳上n級(jí)。求該青蛙跳上一個(gè)n級(jí)的臺(tái)階總共有多少種跳法。

Q4:我們可以用21的小矩形橫著或者豎著去覆蓋更大的矩形。請(qǐng)問(wèn)用n個(gè)21的小矩形無(wú)重疊地覆蓋一個(gè)2*n的大矩形,總共有多少種方法?


第一道題我想大學(xué)剛學(xué)C的時(shí)候上機(jī)實(shí)驗(yàn)就應(yīng)該有這道題,一道很簡(jiǎn)單的遞歸題,代碼如下。

public class Solution {
    public int Fibonacci(int n) {
        if(n>39){
            return -1;
        }
        if(n == 0){
            return 0;
        }
        if(n == 1){
            return 1;
        }
        return Fibonacci(n-1)+Fibonacci(n-2);
    }
}

然而第二,三,四題呢?有沒(méi)有具體的解題思路呢?所以,我認(rèn)為,在解決這種一眼看上去很簡(jiǎn)單,但是又無(wú)從下手給出具體的代碼思路的時(shí)候,通??梢杂脭?shù)學(xué)歸納法

首先我們來(lái)看第一題:
我們?cè)O(shè)臺(tái)階一共有n級(jí),當(dāng)n=1,2,3,4時(shí)分別有幾種跳法呢?
n=1;jumpWays=1(即:1);
n=2;jumpWays=2(即:1-1,2);
n=3;jumpWays=3(即:1-1-1,1-2,2-1);
n=4;jumpWays=5(即:1-1-1-1,1-2-1,2-1-1,1-1-2,2-2);
好了,接下來(lái)就不用繼續(xù)往下推了吧?而且大家很容易就能歸納出來(lái)即:
f(n) = f(n-2)+f(n-1),當(dāng)n==1時(shí),return1;當(dāng)n==2時(shí),return 2;
這不就是斐波那契數(shù)列嗎?

代碼如下

public class Solution {
    public int JumpFloor(int target) {
        if(target == 1){
            return 1;
        }
        if(target == 2){
            return 2;
        }
        return JumpFloor(target-1)+JumpFloor(target-2);
    }
}

同樣我們來(lái)看第二題:
我們?cè)O(shè)臺(tái)階一共有n級(jí),當(dāng)n=1,2,3,4時(shí)分別有幾種跳法呢?
n=1;jumpWays=1(即:1);
n=2;jumpWays=2(即:1-1,2);
n=3;jumpWays=4(即:1-1-1,1-2,2-1,3);
n=4;jumpWays=8(即:1-1-1-1,1-2-1,2-1-1,1-1-2,2-2,1-3,3-1,4);
好了,接下來(lái)就不用繼續(xù)往下推了吧?而且大家很容易就能歸納出來(lái)即:
f(n) = 2的n-1次方,當(dāng)n==1時(shí),return 1;(這里貌似簡(jiǎn)書(shū)markdown不支持函數(shù)格式?ex:2^{n-1})

代碼如下

public class Solution {
    public int JumpFloorII(int target) {
        if(target == 1){
            return 1;
        }
        return 2*JumpFloorII(target-1);
    }
}

最后一題當(dāng)然留給大家自己思考?xì)w納一下了?我認(rèn)為這樣才能有收獲的??。

最后總結(jié)一下:我認(rèn)為呢?通常碰到那種看上去邏輯簡(jiǎn)單的,但是沒(méi)有思路去寫(xiě)代碼的時(shí)候,不妨利用數(shù)學(xué)歸納法,推理一下當(dāng)n很小的時(shí)候的幾種情況,看看能不能從中找出規(guī)律。

就到這里了,下次再說(shuō)說(shuō)貪心,動(dòng)態(tài)規(guī)劃的一下基本思路。

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