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c++怎么实现斐波那契数列_c++递归与迭代对比【教程】

冰火之心

冰火之心

发布时间:2026-02-09 08:33:09

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来源于php中文网

原创

递归写法慢因重复计算子问题致O(2^n)时间复杂度,易卡顿、栈溢出;推荐滚动变量迭代法,O(n)时间、O(1)空间且无栈风险。

c++怎么实现斐波那契数列_c++递归与迭代对比【教程】

递归写法为什么慢得明显

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) 又调用一次——指数级调用,时间复杂度是 O(2^n)

常见错误现象:fib(45) 就卡顿,fib(50) 等好几秒,还可能栈溢出(尤其没开尾递归优化时)。

实操建议:

  • 别在生产代码里直接用裸递归算斐波那契,哪怕只是练手也该意识到它不可扩展
  • 如果非要递归,加个 std::map 缓存结果(记忆化),但这时不如直接改迭代
  • 编译器基本不给 fib 做尾递归优化,别指望 return fib(n-1) + fib(n-2) 被转成循环

迭代实现最稳当的写法

用两个变量滚动更新,空间 O(1)、时间 O(n),没有栈风险,整数溢出前都能跑。

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

使用场景:嵌入式、高频调用、需要确定性性能的地方。

实操建议:

  • 别用数组存全部中间值,除非你真要返回整个序列
  • 注意初始条件:fib(0) == 0fib(1) == 1,别写反
  • int 很快溢出(fib(47) 就超 INT_MAX),推荐用 long longunsigned long long

简短示例:

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long long fib(int n) {
    if (n < 2) return n;
    long long a = 0, b = 1;
    for (int i = 2; i <= n; ++i) {
        long long c = a + b;
        a = b;
        b = c;
    }
    return b;
}

std::vector 预计算适合多次查询

如果你的程序要反复查不同 n 的斐波那契值(比如做 DP 预处理、游戏资源表),一次性算到最大需要的 n,之后全是 O(1) 查表。

性能影响:初始化略慢,但后续零开销;内存占用和最大 n 成正比。

实操建议:

  • 别在函数里每次重分配 std::vector,用 static 局部变量缓存
  • 提前预留容量:v.reserve(MAX_N + 1),避免多次 realloc
  • 检查越界:查 v[n] 前确保 n ,否则触发未定义行为

溢出检测不能靠事后判断

C++ 不自动捕获整数溢出,a + b 溢出后结果是未定义行为(UB),不是简单变负数或截断。

容易踩的坑:用 if (c 判断溢出 —— 对无符号类型无效,对有符号类型是 UB 后的不可靠表现。

实操建议:

  • 和比较代替运算:if (b > std::numeric_limits::max() - a)
  • 更稳妥用 std::add_overflow(C++23)或第三方库如 absl::int128 处理大数
  • 如果业务允许,直接限定输入范围(比如只支持 n ,对应 unsigned long long 最大值)

真正麻烦的从来不是“怎么写出来”,而是想清楚你要的是单次快速响应、还是批量查表、还是带溢出安全的健壮接口——选错方案,后面全是补丁。

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