Создайте более быструю функцию Фибоначчи для n> 100 в MATLAB / octave
у меня есть функция, которая сообщает мне N-е число в последовательности Фибоначчи. Проблема становится очень медленным, когда пытаются найти большие числа в последовательности Фибоначчи, кто-нибудь знает как я могу это исправить?
function f = rtfib(n)
if (n==1)
f= 1;
elseif (n == 2)
f = 2;
else
f =rtfib(n-1) + rtfib(n-2);
end
Результаты
tic; rtfib(20), toc
ans = 10946
Elapsed time is 0.134947 seconds.
tic; rtfib(30), toc
ans = 1346269
Elapsed time is 16.6724 seconds.
Я даже не могу получить значение после 5 минут делать rtfib(100)
PS: я использую октаву 3.8.1
7 ответов
если времени очень важно (не программирования):
function f = fib(n)
if (n == 1)
f = 1;
elseif (n == 2)
f = 2;
else
fOld = 2;
fOlder = 1;
for i = 3 : n
f = fOld + fOlder;
fOlder = fOld;
fOld = f;
end
end
end
tic;fib(40);toc; ans = 165580141; Elapsed time is 0.000086 seconds.
вы даже можете использовать uint64
. n = 92
это максимум, что вы можете получить от uint64
:
tic;fib(92);toc; ans = 12200160415121876738; Elapsed time is 0.001409 seconds.
потому что
fib(93) = 19740274219868223167 > intmax('uint64') = 18446744073709551615
редактировать
для получения fib(n)
до n = 183
, возможно используйте два uint64 как одно число,
С специальной функцией для суммирование,
function [] = fib(n)
fL = uint64(0);
fH = uint64(0);
MaxNum = uint64(1e19);
if (n == 1)
fL = 1;
elseif (n == 2)
fL = 2;
else
fOldH = uint64(0);
fOlderH = uint64(0);
fOldL = uint64(2);
fOlderL = uint64(1);
for i = 3 : n
[fL q] = LongSum (fOldL , fOlderL , MaxNum);
fH = fOldH + fOlderH + q;
fOlderL = fOldL;
fOlderH = fOldH;
fOldL = fL;
fOldH = fH;
end
end
sprintf('%u',fH,fL)
end
LongSum
- это:
function [s q] = LongSum (a, b, MaxNum)
if a + b >= MaxNum
q = 1;
if a >= MaxNum
s = a - MaxNum;
s = s + b;
elseif b >= MaxNum
s = b - MaxNum;
s = s + a;
else
s = MaxNum - a;
s = b - s;
end
else
q = 0;
s = a + b;
end
Примечание некоторые осложнения в LongSum
может показаться ненужным, но это не так!
(все дело во внутреннем if
это то, чего я хотел избежать s = a + b - MaxNum
в одной команде, потому что она может переполниться и сохранить нерелевантное число в s
)
результаты
tic;fib(159);toc; Elapsed time is 0.009631 seconds.
ans = 1226132595394188293000174702095995
tic;fib(183);toc;
прошедшее время 0,009735 секунды.
fib (183) = 127127879743834334146972278486287885163
, вы должны быть осторожны, оsprintf
.
я также сделал это с тремя uint64, и я мог бы встать,
tic;fib(274);toc;
прошедшее время составляет 0.032249 секунд.
ans = 1324695516964754142521850507284930515811378128425638237225
(это довольно почти тот же код, но я мог бы поделиться им, если вам интересно).
Примечание у нас fib(1) = 1 , fib(2) = 2
согласно вопросу, пока он более общий с fib(1) = 1 , fib(2) = 1
, первые 300 fibs перечислены здесь (спасибо @Rick T).
похоже, что серия fibonaacci следует за golden ratio
, как говорилось в некоторых деталях here
.
была направлена в этот файл MATLAB-код обмена
если у вас есть доступ к символическому Math Toolbox в MATLAB, вы всегда можете просто вызов функция Фибоначчи от MuPAD:
>> fib = @(n) evalin(symengine, ['numlib::fibonacci(' num2str(n) ')'])
>> fib(274)
ans =
818706854228831001753880637535093596811413714795418360007
Это довольно быстро:
>> timeit(@() fib(274))
ans =
0.0011
плюс вы можете пойти на столько больших чисел, сколько хотите (ограничено только тем, сколько у вас есть ОЗУ!), он все еще пылает быстро:
% see if you can beat that!
>> tic
>> x = fib(100000);
>> toc % Elapsed time is 0.004621 seconds.
% result has more than 20 thousand digits!
>> length(char(x)) % 20899
вот полное значение fib(100000)
: http://pastebin.com/f6KPGKBg
для достижения больших чисел вы можете использовать символьные вычисления. Следующие работы в Matlab R2010b.
syms x y %// declare variables
z = x + y; %// define formula
xval = '0'; %// initiallize x, y values
yval = '1';
for n = 2:300
zval = subs(z, [x y], {xval yval}); %// update z value
disp(['Iteration ' num2str(n) ':'])
disp(zval)
xval = yval; %// shift values
yval = zval;
end
одной из проблем производительности является использование рекурсивного решения. Переход к итерационному методу избавит вас от аргумента, передаваемого для каждого вызова функции. Как отметил Оливье,это уменьшит сложность до линейной.
вы также можете посмотреть здесь. По-видимому, есть формула, которая вычисляет n-й член последовательности Фибоначчи. Я протестировал его для 50-го элемента. для более высоких значений n это не очень точная.
вы можете сделать это в O (log n) время с матричным возведением в степень:
X = [0 1
1 1]
X^n даст вам N-е число Фибоначчи в правом нижнем углу; X^n можно представить как произведение нескольких матриц X^(2^i), Так, например, X^11 будет X^1 * X^2 * X^8, i
реализация быстрого вычисления Фибоначчи в Python может быть следующей. Я знаю, что это Python не MATLAB / Octave, однако это может быть полезно.
в основном, а не вызывать одну и ту же функцию Фибоначчи снова и снова с помощью O(2n), мы сохраняем последовательность Фибоначчи в списке / массиве с O (n):
#!/usr/bin/env python3.5
class Fib:
def __init__(self,n):
self.n=n
self.fibList=[None]*(self.n+1)
self.populateFibList()
def populateFibList(self):
for i in range(len(self.fibList)):
if i==0:
self.fibList[i]=0
if i==1:
self.fibList[i]=1
if i>1:
self.fibList[i]=self.fibList[i-1]+self.fibList[i-2]
def getFib(self):
print('Fibonacci sequence up to ', self.n, ' is:')
for i in range(len(self.fibList)):
print(i, ' : ', self.fibList[i])
return self.fibList[self.n]
def isNonnegativeInt(value):
try:
if int(value)>=0:#throws an exception if non-convertible to int: returns False
return True
else:
return False
except:
return False
n=input('Please enter a non-negative integer: ')
while isNonnegativeInt(n)==False:
n=input('A non-negative integer is needed: ')
n=int(n) # convert string to int
print('We are using ', n, 'based on what you entered')
print('Fibonacci result is ', Fib(n).getFib())
выход n=12
будет так:
Я тестировал во время выполнения n=100
, 300
, 1000
и код очень быстрый,мне даже не нужно ждать вывода.