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面试题

请展示你的编程能力,使用C/C++实现一个算法,该算法能够在O(logn)时间复杂度内计算Fibonacci数列的值。

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答案:

解答思路:

要求使用C/C++实现O(logn)求解Fibonacci数列,我们可以采用矩阵快速幂的方法来实现。该方法通过构造一个矩阵,利用矩阵乘法的性质,在O(logn)时间内求得Fibonacci数列的第n项。具体思路是利用矩阵快速幂算法,通过不断平方和乘相应的向量,最终得到Fibonacci数列的第n项。

最优回答:

以下是使用C++实现O(logn)求解Fibonacci数列的代码示例:

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

// 快速幂算法求解Fibonacci数列的第n项
long long fib(int n) {
    if (n <= 1) return n;
    vector<long long> result = {1, 1}; // 初始化结果向量,表示Fibonacci数列的第1项和第2项
    int exponent = n - 1; // 指数减一,因为矩阵乘法得到的是第n-1项的结果,需要额外计算第n项的值
    while (exponent > 0) {
        if (exponent % 2 == 1) { // 如果指数是奇数,直接乘以当前结果的向量得到第n项的值
            result *= fibMatrix(); // fibMatrix()为构造的矩阵乘法函数,返回矩阵乘法结果,即下一个Fibonacci数列的值乘以当前结果的向量
        }
        fibMatrix() *= fibMatrix(); // 不断平方矩阵,加速计算过程
        exponent /= 2; // 指数减半,继续迭代计算直到指数为零
    }
    return result[0]; // 返回Fibonacci数列的第n项的值
}

// 返回构造的矩阵乘法结果(此处省略具体实现细节)
vector<vector<long long>> fibMatrix() { /* 实现细节省略 */ }

创作类型:
原创

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