图解算法——跳台阶/爬楼梯

1、题目描述

假设你正在爬楼梯。需要 n 阶你才能到达楼顶。每次你可以爬 1 或 2 个台阶。你有多少种不同的方法可以爬到楼顶呢?

注意:给定 n 是一个正整数。

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode-cn.com/problems/climbing-stairs
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2、示例

示例1:

输入: 2
输出: 2
解释: 有两种方法可以爬到楼顶。
1.  1 阶 + 12.  2 阶

示例2:

输入: 3
输出: 3
解释: 有三种方法可以爬到楼顶。
1.  1 阶 + 1 阶 + 12.  1 阶 + 23.  2 阶 + 1 阶

3、解题思路

第一次看到这道题,可能会有点不知所措。但是不要着急,我们可以暴力,我们可以穷举!

思路1:

当 n = 1时,一共跳 1 级;

当 n = 2时,一共跳 2 级;

当 n = 3时,一共跳 3 级;

当 n = 4时,一共跳 5 级;

当 n = 5时,一共跳 8 级;

...

咦?这不就是去了第一个项的斐波那契数列嘛?

到此为止,我们可以列出方程了:f(n) = f(n-1) + f(n-2);

不过,我们需要手动增加  0 项为 1 。

所以,代码如下:

class Solution {
    public int climbStairs(int n) {
        if(n==1 || n==0){
            return 1;
        }     
        return climbStairs(n-1)+climbStairs(n-2);
    }
}

提交结果:

 思路2:

第二个思路是,利用动态规划。其实,这个题目也是动态规划的经典题目。

本问题其实常规解法可以分成多个子问题,爬第n阶楼梯的方法数量,等于以下两部分之和:

  • 爬上 n-1 阶楼梯的方法数量:因为再爬1阶就能到第 n 阶;
  • 爬上 n-2 阶楼梯的方法数量:因为再爬2阶就能到第 n 阶。

所以我们得到公式 dp[n] = dp[n-1] + dp[n-2];
同时需要初始化 dp[0]=1 和 dp[1]=1;
时间复杂度:O(n)。

代码如下:

class Solution {
    public int climbStairs(int n) {
        if(n==1 || n==0){
            return 1;
        }
        int[] arr = new int[n+1];
        arr[0] = 1;
        arr[1] = 1;
        for(int i = 2; i<n+1; i++){
            arr[i] = arr[i-1] + arr[i-2];
        }
        return arr[n];
    }
}

提交结果如下:

 思路3:

是的,这道题还有第三种方法。

那就是纯数学方法,有人说上面不也是数学方法嘛?是的,上面也是,但是下面这个更厉害。

由第一种方法我们可知是斐波那契数列,其实菲波那切数列是有公式的。

 时间复杂度为:O(log n)。

代码如下:

class Solution {
    public int climbStairs(int n) {
        double sqrt_5 = Math.sqrt(5);
        double fib_n = Math.pow((1 + sqrt_5) / 2, n + 1) - Math.pow((1 - sqrt_5) / 2,n + 1);
        return (int)(fib_n / sqrt_5);
    }
}

提交结果和第二种差不多。

 OK ,下一篇我们来看跳台阶的进阶版。

Over......

原文地址:https://www.cnblogs.com/gjmhome/p/15130592.html