上樓梯問題 棧

2021-10-03 02:36:53 字數 3875 閱讀 7374

這樣說可能有些費解,尤其對於初學者來說,接觸這道題的時間可能還未觸及資料結構的層次,或者有所耳聞,但是卻沒有沒法有足夠的模擬和抽象化的能力理解棧是怎樣執行的,那麼我們就從這道題開始,盡量讓你用一道題就掌握棧這個資料結構

有n級的台階,你一開始在底部,每次可以向上邁最多k級台階(最少1級),問到達第n級台階有多少種不同方式。

一開始遇到這道題,我們首先要模擬一下真實上樓梯的情景

k=2 : 1 2 3 5 8 13 21 34…

k=3 : 1 2 4 7 13 24 44 81…

k=4 : 1 2 4 8 15 29 56 108…

k=5 : 1 2 4 8 16 31 61 120…

我們用第乙個例子:當你有1-2級步數的選擇時,你在第一級台階,只有一種選擇,就是從地面邁一步走到第一級。你在第二級台階時,其實有兩種選擇,一種選擇是從第一級邁一步到第二級,或者是從地面邁兩步到第二級。這時我們應該注意,從第一級賣到第二級,我們是沒有考慮從地面到第一級一共有多少中方式的。雖然顯而易見,只有一種。但如果我們是從第10級台階到第11級台階呢?我們依舊可以忽略是怎麼從地面到第10級的,我們只需要知道從第10級只要一步就可以到第11級。那麼到達第11級的方法之一就是先走到第10級,然後再邁一步。為什麼說是方法之一呢?如果說你可以選擇一次走兩步呢?那麼就可以從第9級一次邁兩步到第11級。這時你可能會像,那麼邁的這兩步,是邁兩次一步還是一次兩步?多慮了,你要是邁了一步,你就到了第10級,再邁一步,那就是我說的第一種情況包含的方法數了。我們可以看出,只需要統計出從底層階梯,在步數允許的範圍內,一次邁到我們目標階梯的情況就可以了。

我們用f(n)表示到第幾台階的方法數,現在的假設是我們要上到第6個台階,有1-3種步數可以選擇。

那麼開始模擬

f(0)=1 從地面出發,可以直接到1-3級台階

f(1)=f(0)=1 儲存到第1級台階的方法數

這實際上就是乙個簡單的棧的結構。什麼意思呢?

你在第6級台階,想知道一共有多少種方法,那你要知道f5 f4 f3的一共囊括了多少種方法。以此類推。

計算機是怎麼處理的呢?

6->5->4->3->2->1

到底了,這是從地面到第5級台階的傳遞鏈條,我們要一步步地將資料返回第5層,可是在返回的過程中,我們會遇到很多的分支,怎麼辦呢?我們必須要遍歷這些分支,因為要獲取底層的資料,才能得出上一層的資料,我知道了f1和f0,我才能知道f2。

其實這時候我們就會想,如果我多次遇到比如f3,我難道要再每次都找一遍f3的值是多少嗎?f3找f2,f2找f1,f1找f0,才知道f3是多少。不需要,我們可以用陣列存起來,呼叫的時候,就不用再麻煩了。其實這個過程在下方的**是全程使用的,但是如果在函式方法中,這個方法有個高階的名字叫做記憶化搜尋,其目的是剪枝。如果感興趣的話,你可以自己學習一下,不過這些東西很快隨著你的深入就逐漸接觸了,理解棧這個概念並不需要(其實用函式來理解棧是最好的,但是也是最麻煩的,這裡我就不在贅述(其實是我目前沒能力講清楚,也不想在一篇就把整個體系講完))。

棧的定義是後進後出,你可以想象五個人進入了死胡同,1號先進,2號後進,最後是5號.大家意識到了,要出去的時候,誰先出?只能是5->4->3->2->1的順序。這就是棧這個資料結構了。

這樣做在計算機中有什麼好處?我們要理解棧,不能靠上文這麼一說,不知道怎麼執行的,我們永遠沒法真正掌握棧的真諦。

計算機中,呼叫很重要。

假如一號程式進入了為程式建造的空間中,一號程式要知道某些東西,需要二號程式,就把二號程式拉近空間,然後類推,一直問到了五號,五號說他知道,告訴了四號,五號沒用了,就可以出去了,四號知道了,告訴三號,他也出去了。一直到了一號,一號知道了,告訴了螢幕前的你,他也出去了。

這時最簡單的線性呼叫,就是乙個長條,我們要解決的是樹狀的呼叫

一號想知道乙個問題,需要問

二、三、四號,二號需要知道,需要問更多人。如果畫出圖來,很大一棵數,就像我上圖一樣(上圖其實是有省略的,如果你仔細讀了我的文章,我說過,我用了類似記憶化搜尋的方式簡化了這顆樹)怎麼辦呢?如果在計算機中畫一棵樹,那別的無關資料怎麼儲存?插空嗎?顯然容易出錯,為了計算機執行穩定,需要資料都是線性的儲存。如何線性?還是棧,棧能保證資料時時刻刻都是線性的:

以下是乙個棧的運**況,用題目中給的情況,不考慮記憶化搜尋。

66->5

6->5->4-

6->5->4->3-

6->5->4->3->2

6->5->4->3->2->1

6->5->4->3->2

6->5->4->3->2->0

6->5->4->3->2

6->5->4->3

6->5->4->3->1

6->5->4->3

6->5->4->3->0

6->5->4->3

6->5->4

6->5->4->2

6->5->4->2->1

6->5->4->2

6->5->4->2->0

6->5->4->2

6->5->4

6->5->4->1

6->5->4->1->0

6->5->4->1

6->5->4

6->5

6->5->3

6->5->3->2

6->5->3->2->1

6->5->3->2->1->0

6->5->3->2->1

6->5->3->1

6->5->3->1->0

6->5->3->1

6->5->3

6->5->2

6->5->2->1

6->5->2->1->0

6->5->2->1

6->5->2

6->5

66->4

6->4->3->2->1->0

6->4->3->2->1

6->4->3->2

6->4->3->2->0

6->4->3->2

6->4->3

6->4->3->1

6->4->3->1->0

6->4->3->1

6->4->3

6->4->3->0

6->4->3

6->4

………………………………

我實在是打不動了

最後到了

6從哪開始就從哪結束

甚至你會發現這始終都是一條的棧這個結構,長度是對稱的,前提是你把所有的鏈條都描繪出來。(你也可以寫個程式)

//上樓梯問題 

#include

intmain()

;//將在某一台階向下走的方法數全部初始化為零

for(

int i=

1;i<=range_of_steps;i++

)//當階梯數小於等可於以選擇的步數時

store[i]

=store[i]+1

;//f(5)=f(4)+f(3)+f(2)+f(1)+1 加上1,因為從第五級台階可以一步走下去

}for

(int i=range_of_steps+

1;i<=stairs;i++

)// 那麼我們就只能從f(1)處,選擇跨5步到f(6),從f(2)處,選擇跨4步到f(6)以此類推

}printf

("%d"

,store[stairs]);

//我們到了最後乙個階梯,可以回顧一共有多少種方法上到最後乙個台階了

}

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