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C++ 怎么实现斐波那契数列 C++ 动态规划优化递归算法【算法】

穿越時空

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发布时间:2026-02-03 10:55:03

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来源于php中文网

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直接递归算斐波那契在C++中很慢是因为重复计算子问题,时间复杂度达O(2^n);动态规划通过缓存中间结果(如用vector自底向上计算)将时间复杂度降至O(n)。

c++ 怎么实现斐波那契数列 c++ 动态规划优化递归算法【算法】

为什么直接递归算斐波那契在 C++ 里很慢

因为 fib(n) 会重复计算大量子问题,比如 fib(5) 调用 fib(3) 两次,fib(4) 调用 fib(3) 又两次——随着 n 增大,时间复杂度飙升到 O(2^n),不是卡顿,是根本等不到结果。

动态规划的核心就是「算过一次就记下来,下次直接拿」。C++ 里最自然的做法是用数组或 std::vector 缓存中间结果。

用 vector 实现自底向上 DP(推荐初学)

fib(0)fib(1) 开始,一步步推到 fib(n),空间换时间,时间复杂度降到 O(n),空间也是 O(n)

int fib(int n) {
    if (n <= 1) return n;
    std::vector dp(n + 1);
    dp[0] = 0;
    dp[1] = 1;
    for (int i = 2; i <= n; ++i) {
        dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2];
    }
    return dp[n];
}
  • 注意 dp 大小是 n + 1,否则访问 dp[n] 越界
  • 输入 n = 01 必须提前返回,不然 vector 构造会出错
  • 如果只求值不存路径,可以用两个变量滚动更新,把空间压到 O(1)

用 memoization 改写递归(保留原逻辑)

如果你非得用递归结构(比如题目强制要求「递归接口」),那就加个记忆化表,通常用 std::unordered_map 或 vector(索引明确时更高效):

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int fib(int n, std::vector& memo) {
    if (n <= 1) return n;
    if (memo[n] != -1) return memo[n];
    memo[n] = fib(n-1, memo) + fib(n-2, memo);
    return memo[n];
}

int fib(int n) {
    std::vector memo(n + 1, -1);
    return fib(n, memo);
}
  • memo 初始化为 -1 表示未计算,避免和合法的 0 混淆
  • 传引用 std::vector&,否则每次递归都拷贝,反而更慢
  • n 很大(比如 > 10⁵),vector 索引可能越界,这时改用 std::unordered_map 更安全,但常数更大

溢出和类型陷阱必须手动处理

C++ 不做运行时整数溢出检查。int 在大多数平台撑不过 fib(47) 就溢出,输出负数或错误值,但编译器不会报错。

  • long long 可延缓到 fib(93) 左右
  • 真要算更大的,得上 boost::multiprecision 或手写大数,但那就超出 DP 优化范畴了
  • 函数参数和返回值类型要统一,别一个用 int、一个用 size_tn = -1 传进来会变成极大正数

DP 本身不难,难的是边界判断、类型选择和内存管理——这些地方一松懈,程序就 quietly 错了。

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