爬楼梯问题可通过动态规划求解,状态转移方程为f(n)=f(n-1)+f(n-2),初始条件f(0)=f(1)=1,推荐使用滚动变量法实现O(n)时间与O(1)空间复杂度。

爬楼梯问题是动态规划中的经典入门题。假设你正在爬一个有 n 阶的楼梯,每次只能走 1 阶或 2 阶,问有多少种不同的方法可以爬到楼顶?C++ 中可以通过动态规划高效解决这个问题。
问题分析与状态转移方程
设 f(n) 表示爬到第 n 阶的方法数。要到达第 n 阶,可以从第 n-1 阶走一步上来,也可以从第 n-2 阶走两步上来。因此状态转移方程为:
f(n) = f(n-1) + f(n-2)
初始条件为:
f(0) = 1(0 阶表示起点,有一种方式)
f(1) = 1(1 阶只有一种走法)
基础动态规划实现(数组存储)
使用数组保存每个阶段的结果,自底向上计算:
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#include using namespace std;int climbStairs(int n) {if (n <= 1) return 1;
int dp[n + 1];dp[0] = 1;dp[1] = 1;for (int i = 2; i <= n; ++i) { dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];}return dp[n];
}
int main() {int n = 5;cout
空间优化实现(滚动变量)
由于状态只依赖前两个值,不需要保存整个数组,可以用两个变量滚动更新:
#include using namespace std;int climbStairs(int n) {if (n <= 1) return 1;
int prev2 = 1; // f(i-2)int prev1 = 1; // f(i-1)int curr;for (int i = 2; i <= n; ++i) { curr = prev1 + prev2; prev2 = prev1; prev1 = curr;}return prev1;
}
int main() {int n = 6;cout
这种方法时间复杂度为 O(n),空间复杂度降为 O(1),效率更高。
递归 + 记忆化(自顶向下)
也可以用递归配合缓存避免重复计算:
#include #include using namespace std;int dfs(int n, vector& memo) {if (n <= 1) return 1;if (memo[n] != -1) return memo[n];
memo[n] = dfs(n - 1, memo) + dfs(n - 2, memo);return memo[n];
}
int climbStairs(int n) {vector memo(n + 1, -1);return dfs(n, memo);}
记忆化适合理解递推关系,但性能略低于迭代法。
基本上就这些。推荐在实际编码中使用滚动变量法,简洁高效。爬楼梯问题本质是斐波那契数列的应用,关键在于识别子问题重叠和最优子结构。不复杂但容易忽略边界处理。
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