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欧博abg斐波那契数列的「6种」python实现写法

时间:2025-09-09 02:39来源: 作者:admin 点击: 11 次
斐波那契数列(Fibonacci sequence),又称黄金分割数列、因数学家列昂纳多·斐波那契(Leonardoda Fibonacci)以兔子繁殖为例子而引入,故又称为“兔子数列”,指的是这样一个数列:1、1、2、3、5、8、13、21、34、……在数学上,斐波纳契数列以如下

斐波那契数列(Fibonacci sequence),欧博abg又称黄金分割数列、因数学家列昂纳多·斐波那契(Leonardoda Fibonacci)以兔子繁殖为例子而引入,故又称为“兔子数列”,指的是这样一个数列:1、1、2、3、5、8、13、21、34、……在数学上,斐波纳契数列以如下被以递归的方法定义:F(1)=1,F(2)=1, F(n)=F(n-1)+F(n-2)(n>=2,n∈N*)

斐波那契

斐波那契数列,难点在于算法,还有如果变成生成器,generator,就要用for循环去遍历可迭代的generator

第一种递归法 def fib_recur(n): assert n >= 0, "n > 0" if n <= 1: return n return fib_recur(n-1) + fib_recur(n-2) for i in range(1, 20): print(fib_recur(i), end=' ')

写法最简洁,欧博官网但是效率最低,会出现大量的重复计算,时间复杂度O(1.618^n),而且最大深度为1000

第二种递推法 def fib_loop_for(n): a, b = 0, 1 for _ in range(n): a, b = b, a + b return a def fib_loop_while(n): a, b = 1, 1 while n > 0: a, b = b, a + b n -= 1 return a for i in range(20): print(fib_loop_for(i), end=' ')

递推法,就是递增法,时间复杂度是 O(n),呈线性增长,如果数据量巨大,速度会越拖越慢

第三种生成器 def fib_yield_while(max): a, b = 0, 1 while max > 0: a, b = b, a+b max -= 1 yield a def fib_yield_for(n): a, b = 0, 1 for _ in range(n): a, b = b, a + b yield a for i in fib_yield_for(10): print(i, end=' ')

带有yield的函数都被看成生成器,生成器是可迭代对象,且具备__iter__ 和 __next__方法, 可以遍历获取元素, python要求迭代器本身也是可迭代的,所以我们还要为迭代器实现__iter__方法,而__iter__方法要返回一个迭代器,迭代器自身正是一个迭代器,所以迭代器的__iter__方法返回自身即可

第四种类实现内部魔法方法 class Fibonacci(object): """斐波那契数列迭代器""" def __init__(self, n): """ :param n:int 指 生成数列的个数 """ self.n = n # 保存当前生成到的数据列的第几个数据,生成器中性质,记录位置,下一个位置的数据 self.current = 0 # 两个初始值 self.a = 0 self.b = 1 def __next__(self): """当使用next()函数调用时,就会获取下一个数""" if self.current < self.n: self.a, self.b = self.b, self.a + self.b self.current += 1 return self.a else: raise StopIteration def __iter__(self): """迭代器的__iter__ 返回自身即可""" return self if __name__ == '__main__': fib = Fibonacci(15) for num in fib: print(num) for 循环的本质 for x in [1, 2, 3, 4, 5]: pass

相当于:

# 首先获取可迭代对象 it = iter([1, 2, 3, 4, 5]) while True: try: next(it) except StopIteration: # 遇到StopIteration就跳出循环, 且自动频闭StopIteration异常 break 第五种-矩阵

img

import numpy as np ### 1 def fib_matrix(n): for i in range(n): res = pow((np.matrix([[1, 1], [1, 0]], dtype='int64')), i) * np.matrix([[1], [0]]) print(int(res[0][0])) # 调用 > fib_matrix(50) ### 2 # 使用矩阵计算斐波那契数列 def Fibonacci_Matrix_tool(n): Matrix = np.matrix("1 1;1 0", dtype='int64') # 返回是matrix类型 return np.linalg.matrix_power(Matrix, n) def Fibonacci_Matrix(n): result_list = [] for i in range(0, n): result_list.append(np.array(Fibonacci_Matrix_tool(i))[0][0]) return result_list # 调用 > Fibonacci_Matrix(50) ### pow 速度 比 双**号快, np.linalg.matrix_power也是一种方法

因为幂运算可以使用二分加速,所以矩阵法的时间复杂度为 O(log n)
用科学计算包numpy来实现矩阵法 O(log n)

第六种-动态规划 def fib(n: int) -> List[int]: if n <= 1: return [n] dp = [0] * (n+1) dp[0], dp[1] = 0, 1 for i in range(2, n+1): dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2] return dp 计时器的使用-装饰器 def trace(func): @functools.wraps(func) def wrapper(*args, **kwargs): start = time.clock() v = func(*args, **kwargs) end = time.clock() print('{}, {}, {}, {}, cost: {} seconds'.format( func.__name__, args, kwargs , v, (end - start))) return v return wrapper 上下文管理器实现计时器

装饰器就是 fib(n) = trace(fib)(n), 即将函数当作参数,与此同时,类实现了__call__方法之后也是一个callable

递归版斐波那契函数

要求如下:

1.输出文档说明

2.输出函数每次执行的函数名,所用参数,返回值,执行时间

3.输出总耗时

class TiemTrace: def __init__(self, f): self.f = f print(f.__doc__) def __now(self): return time.time() def __enter__(self): self.start = self.__now() return self def __exit__(self, exc_type, exc_val, tb): self.end = self.__now() print('cost {}'.format(self.end - self.start)) def __call__(self, n): start = self.__now() val = self.f(n) end = self.__now() print('{}, {}, {}, cost: {} seconds'.format(self.f.__name__, n , val, (end - start))) return val def fib(n): """ :params n 个数 :return 当前斐波那契数值 """ if n <= 1: return n return fib2(n-1) + fib2(n-2) with TimeTrace(fib) as fib: print(fib(5))

使用装饰器的话要统计递归我暂时只想到用global变量统计递归总耗时,有知悉的大佬请告知,感谢!!

两种方法的执行效率对比,
以下为上下文管理器方法

下图为装饰器方法

上下文方式比装饰器方式更快一点。

(责任编辑:)
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