Recaman 数列详解与实现

给定一个整数 n,让我们打印 Recaman‘s sequence 的前 n 个元素。Recaman 数列0 为第一项。对于每一个后续项,我们需要计算 前一项 – 索引(如果结果为正且不在数列中);否则,使用 前一项 + 索引

示例:

> 输入: n = 6

> 输出: 0, 1, 3, 6, 2, 7

> 解释: 根据 Recaman 数列的规则:

>

> – 0 (第一项)

> – 0 – 1 是负数,所以使用 0 + 1 = 1

> – 1 – 2 是负数,所以使用 1 + 2 = 3

> – 3 – 3 等于 0,且 0 已在数列中,所以使用 3 + 3 = 6

> – 6 – 4 = 2 (不在数列中,所以使用它)

> – 2 – 5 是负数,所以使用 2 + 5 = 7

>

> 输入: n = 17

> 输出: 0, 1, 3, 6, 2, 7, 13, 20, 12, 21, 11, 22, 10, 23, 9, 24, 8

目录

  • [暴力解法] 使用双重嵌套循环 – O(n^2) 时间复杂度和 O(1) 空间复杂度
  • [期望解法] 使用哈希表 – O(n) 时间复杂度和 O(n) 空间复杂度

[暴力解法] 使用双重嵌套循环 – O(n^2) 时间复杂度和 O(1) 空间复杂度

> 我们的想法是遵循递推规则,生成 Recaman 数列的前 n 项。首先从 0 开始,然后迭代计算下一项:如果 前一项 – 索引 的结果是 正数且不在数列中,我们就使用该值;否则,我们将使用 前一项 + 索引

C++


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Java


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Python


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C#


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JavaScript


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复杂度分析:

  • 时间复杂度: O(n^2)。由于我们使用了一个嵌套循环,对于每一个索引 i,我们都会遍历 i-1 个之前的元素来检查是否存在该值。这导致了 O(n^2) 的时间复杂度。
  • 空间复杂度: O(1)。如果不考虑存储结果所需的输出数组,我们只使用了常数个额外变量。

[期望解法] 使用哈希表 – O(n) 时间复杂度和 O(n) 空间复杂度

> 我们可以利用一个 哈希集合 来记录已经出现过的数字,从而优化上述方法。这样,我们在检查某个值是否已存在时,可以将时间复杂度从 O(n) 降低到 O(1)。具体的算法逻辑与暴力法相同,但通过哈希表大大减少了查找时间。

C++


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Java


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Python


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C#


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JavaScript


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复杂度分析:

  • 时间复杂度: O(n)。由于哈希表的插入和查询操作平均时间复杂度为 O(1),我们生成 n 个元素的总时间复杂度降为线性 O(n)。
  • 空间复杂度: O(n)。我们需要一个哈希集合来存储数列中出现的元素,最坏情况下需要存储 n 个元素。
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