演算法設計與分析 第二章 遞推演算法

2021-10-05 22:54:03 字數 4551 閱讀 7007

遞推法是一種重要的數學方法,在數學的各個領域中都有廣泛的運用,也是計算機用於數值計算的乙個重要演算法。這種演算法特點是:乙個問題的求解需一系列的計算,在已知條件和所求問題之間總存在著某種相互聯絡的關係,在計算時,如果可以找到前後過程之間的數量關係(即遞推式),那麼,從問題出發逐步推到已知條件,此種方法叫逆推。無論順推還是逆推,其關鍵是要找到遞推式。這種處理問題的方法能使複雜運算化為若干步重複的簡單運算,充分發揮出計算機擅長於重複處理的特點。

遞推演算法的首要問題是得到相鄰的資料項間的關係(即遞推關係)。遞推演算法避開了求通項公式的麻煩,把乙個複雜的問題的求解,分解成了連續的若干步簡單運算。一般說來,可以將遞推演算法看成是一種特殊的迭

1】數字三角形。如下所示為乙個數字三角形。請編乙個程式計算從頂到底的某處的一條路徑,使該路徑所經過的數字總和最大。只要求輸出總和。

1、 一步可沿左斜線向下或右斜線向下走; 2

、 三角形行數小於等於

100; 3

、 三角形中的數字為0,

1,…,

99;

測試資料通過鍵盤逐行輸入,如上例資料應以如下所示格式輸入: 5

73 8

8 1 0

2 7 4 4

4 5 2 6 5

演算法分析

此題解法有多種,從遞推的思想出發,設想,當從頂層沿某條路徑走到第

i層向第

i+1層前進時,我們的選擇一定是沿其下兩條可行路徑中最大數字的方向前進,為此,我們可以採用倒推的手法,設a[i

][j]

存放從i,j

出發到達

n層的最大值,則a[i

][j]=max

,a[1][1]

即為所求的數字總和的最大值。

參考程式

#include<

iostream

>

using namespace

std;

intmain()

cout

}2】滿足f1=f2=1fn=fn-1+fn-2的數列稱為斐波那契數列(fibonacci),它的前若干項是112358132134……求此數 列第n項(n>=3)。

即:f1=1                    

(n=1

)f2=1                    

(n=2

)fn=fn-1 + fn-2     

(n>=3)

程式如下:

#include<

iostream

>

#include<

cstdio

>

using namespace

std;

intmain()

printf("%d\n",f2);

return 0; }

3】2χn的乙個長方形方格,用乙個1*2的骨牌鋪滿方格。

編寫乙個程式,試對給出的任意乙個n(n>0),輸出鋪法總數。

演算法分析

1)面對上述問題,如果思考方法不恰當,要想獲得問題的解答是相當困難的。可以用遞推方法歸納出問題解的一般規律。

2)當n=1時,只能是一種鋪法,鋪法總數有示為x1=1

3)當n=2時:骨牌可以兩個並列豎排,也可以並列橫排,再無其他方法,如下左圖所示,因此,鋪法總數表示為x2=2;(4

)當n=3

時:骨牌可以全部豎排,也可以認為在方格中已經有乙個豎排骨牌,則需要在方格中排列兩個橫排骨牌(無重複方法),若已經在方格中排列兩個橫排骨牌,則必須在方格中排列乙個豎排骨牌。如上右圖,再無其他排列方法,因此鋪法總數表示為

x3=3。

由此可以看出,當

n=3時的排列骨牌的方法數是

n=1和

n=2排列方法數的和。 (

5)推出一般規律:對一般的

n,要求

xn可以這樣來考慮,若第乙個骨牌是豎排列放置,剩下有

n-1個骨牌需要排列,這時排列方法數為

xn-1

;若第乙個骨牌是橫排列,整個方格至少有

2個骨牌是橫排列(

1*2骨牌),因此剩下

n-2個骨牌需要排列,這是骨牌排列方法數為

xn-2

。從第一骨牌排列方法考慮,只有這兩種可能,所以有: x

n=xn-1+x

n-2(

n>2)

x1=1 x2

=2 xn

=xn-1

+xn-2

就是問題求解的遞推公式。任給

n都可以從中獲得解答。例如

n=5, x

3=x2+x

1=3 x

4=x3+x

2=5 x

5=x4+x

3=8

下面是輸入n,輸出x1

~xn

c++程式:

#include<iostream>

using namespacestd;

intmain()

}

下面是執行程式輸入n=30,輸出的結果:

input n: 30

x[1]=1

x[2]=2

x[3]=3

........

x[29]=832040

x[30]=1346269

問題的結果就是有名的斐波那契數。

第二章 遞推演算法

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