Python編程題26--爬樓梯

題目

假設你正在爬樓梯。需要 n 階你才能到達樓頂。每次你可以爬 1 或 2 個臺階。請問有多少種不同的方法可以爬到樓頂呢？

注意：給定 n 是一個正整數，其範圍爲：1 ≤ n ≤ 100。

例如：

給定一個正整數：2，返回結果：2

說明：共有 2 種方法爬到樓頂，第一種爲 1階 + 1階，第二種爲 2 階。

給定一個正整數：3，返回結果：3

說明：共有 3 種方法爬到樓頂，第一種爲 1階 + 1階 + 1階，第二種爲 1階 + 2階，第三種爲 2階 + 1階。

實現思路

分析上面題目，可以發現第 n 個臺階只能從第 n-1 個臺階或第 n-2 個臺階走上去，那麼就可以得到以下結論：

第 n 個臺階的走法 = 第 n-1 個臺階的走法 + 第 n-2 個臺階的走法

看到這裏，是不是感覺很熟悉，沒錯，這不就是 斐波那契數列 嘛，不同的地方在於我們這裏的第1項值是1，第二項值是2。那麼接下來應該就很簡單了，我們要做的就是求出 斐波那契數列 的第 n 項。

之前有寫過關於 斐波那契數列 的題目，可以前往瞭解：Python編程題9--斐波那契數列

代碼實現--非遞歸

def climbStairs(n):
    a, b = 1, 1
    while n > 1:
        a, b = b, a + b
        n -= 1
    return b

代碼實現--遞歸

def climbStairs(n):
    if n == 1 or n == 2:
        return n
    return climbStairs(n - 1) + climbStairs(n - 2)

如果在算法題中，當 n 的值比較小時，上面遞歸解法是沒什麼沒問題的，但如果 n 的值較大，比如上面的 n = 100 ，這個時候必然會提示超出時間限制。

return climbStairs(n - 1) + climbStairs(n - 2)

在上面代碼中，每次都需要2次遞歸，同時會出現大量的重複計算，隨着 n 的增大，導致耗時非常久，性能變得非常差，另外調用函數次數過多，也容易出現棧溢出。

因此，我們對遞歸代碼進行優化如下：

def climbStairs_recursive(n, first, second):
    if n == 1 or n == 2:
        return n
    elif n == 3:
        return first + second
    return climbStairs_recursive(n - 1, second, first + second)

def climbStairs(n):
    return climbStairs_recursive(n, 1, 2)

優化後的代碼中，我們每次只需要1次遞歸，並且直接通過 first、second 記錄當前相加的2個數值，避免了重複計算。