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鍍金池/ 問(wèn)答/Python/ 斐波那契數(shù)列計(jì)算效率問(wèn)題

斐波那契數(shù)列計(jì)算效率問(wèn)題

我寫(xiě)了一個(gè)函數(shù),計(jì)算斐波那契數(shù)列的第n項(xiàng)數(shù)值

def fib_n(x):
s=[0,1]
if x<=1:
    return s[x]
else:
    k=2
    while (k<=x):
        m=s[k-2]+s[k-1]
        s.append(m)
        k=k+1
    return s[x]
        

但是報(bào)出占用的空間比較大,有另外一種計(jì)算方法是:

 def Fibonacci(self, n):
    # write code here
    if n == 0:
        return 0
    if n == 1:
        return 1
    if n == 2:
        return 1
    if n >= 3:
        s = []*n
        s.append(1)
        s.append(1)
        for i in xrange(2,n):
            s.append(s[i-1]+s[i-2])
        return s[n-1]

我想問(wèn)下,第二種為什么占用空間比較小。
我知道這個(gè)問(wèn)題可能比較簡(jiǎn)單,如果哪位愿意指教,可以告訴我一下,這是哪一部分知識(shí)缺乏?

回答
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礙你眼

關(guān)鍵兩點(diǎn):
1.別用尾遞歸,計(jì)算的n的值稍微大一點(diǎn)就會(huì)爆棧。
2.python中數(shù)組的添加元素的過(guò)程
參看鏈接:http://hyry.dip.jp/tech/slice...
額外分配的內(nèi)存與數(shù)組的大小成正比
建議了解下底層數(shù)組的實(shí)現(xiàn)(為什么占用空間會(huì)比較大),以及計(jì)算機(jī)程序大致是怎么運(yùn)行的(為什么尾遞歸會(huì)出現(xiàn)爆棧問(wèn)題)。

2017年11月13日 00:04
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礙你眼

別用遞歸,會(huì)造成會(huì)多浪費(fèi)的計(jì)算。 詳情 請(qǐng)查閱 尾遞歸?。。。?! 重要的事情說(shuō)三遍 尾遞歸 尾遞歸 尾遞歸。

2017年4月7日 10:04
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夢(mèng)囈

我覺(jué)得其他人都只是提供更好的計(jì)算斐波那契的方法,卻不是回答 第二種為什么占用空間比較?。?/strong>的啊。

感謝 起風(fēng)了 對(duì) s = []*n 指出的錯(cuò)誤。s = []*n 其實(shí)與 s = [] 等價(jià)。

以下是我測(cè)試的代碼:

import sys
def fib_n(x):
    s = [0, 1]
    if x <= 1:
        return s[x]
    else:
        k = 2
        while (k <= x):
            m = s[k - 2] + s[k - 1]
            s.append(m)
            k = k + 1
        print("fib_n: %s len=%s" % (sys.getsizeof(s), len(s)))
        return s[x]

def Fibonacci(n):
    # write code here
    if n == 0:
        return 0
    if n == 1:
        return 1
    if n == 2:
        return 1
    if n >= 3:
        s = []*n
        s.append(1)
        s.append(1)
        for i in range(2,n):
            s.append(s[i-1]+s[i-2])
        print("Fibonacci: %s len=%s" % (sys.getsizeof(s), len(s)))
        return s[n-1]

fib_n(90)    # fib_n: 792 len=91
Fibonacci(90)# Fibonacci: 792 len=90

第二種占用空間更大。但是第二種的數(shù)組元素個(gè)數(shù)明明是更小的啊,這是為什么?
這是因?yàn)楹竺鎯删?s.append(1) 會(huì)占用一些空間:

print(sys.getsizeof([1,1])) # 80
s = []
s.append(1)
s.append(1)
print(sys.getsizeof(s))    # 96

python中數(shù)組的實(shí)現(xiàn)是類似 C++ 中 vector 的??臻g和隨元素占用而增長(zhǎng),因此會(huì)有一些空間是還沒(méi)被利用的,比如一個(gè)僅為 3 個(gè)元素的宿主,它的內(nèi)存上表現(xiàn)是:

[1, 2, 3, NULL, NULL, NULL, NULL]

按照增長(zhǎng)規(guī)則:

new_allocated = (size_t)newsize + (newsize >> 3) + (newsize < 9 ? 3 : 6);

比如 [1,2] 下一個(gè) append 就需要3個(gè)空間,就將 newsize = 3 代入規(guī)則,得出數(shù)組新申請(qǐng)的空間。
第一種增長(zhǎng)的空間分別為: 2, 6, 10, 18, 27, 37, 48, 61, 75, 91
第二種增長(zhǎng)的空間分別為: 0, 4, 8, 16, 25, 35, 46, 58, 72, 88, 106
因此,不一定是哪種方法占的空間更低。例如,當(dāng) n = 80 時(shí),第二種方法占用空間就更低。

2017年9月8日 16:52
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喜歡你

我覺(jué)得內(nèi)存開(kāi)銷在數(shù)量級(jí)上沒(méi)啥區(qū)別,s = []*n這句話好像也是多余的,沒(méi)什么意義。不如用generator:

def fib():
    a, b = 0, 1
    while True:
        yield a
        a, b = b, a+b

for i in fib():
    print(i)
    if i > 1024:break

2018年5月12日 06:19
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初念

首先你寫(xiě)的函數(shù)時(shí)間空間效率不是很高。
至于空間的問(wèn)題我暫時(shí)看出來(lái)的是第一種總會(huì)創(chuàng)建s變量,第二種在n<3的情況下不會(huì)。
我的建議是這種寫(xiě)法(Python3)。

from functools import lru_cache
@lru_cache(maxsize = 10000)
def fib(n):
    if n < 2:
        return 1
    else:
        return fib(n - 1) + fib(n - 2)

其中l(wèi)ru_cache是Python自帶的利用LRU算法的緩存模塊,意思就是算過(guò)的fib(n)(最近計(jì)算過(guò)的10000個(gè)之內(nèi))會(huì)緩存下來(lái),直接使用,整體上和使用循環(huán)效率一致。

2018年4月20日 08:47