青蛙跳阶问题

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星际浪子
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青蛙跳阶问题

Post by 星际浪子 » 11 Jan 2012 17:52

1. 青蛙跳阶问题。
(1)一只青蛙一次可以跳上 1 级台阶,也可以跳上2 级。求该青蛙跳上一个n 级的台阶总共有多少种跳法。
(2)一只青蛙一次可以跳上1级台阶,也可以跳上2 级……它也可以跳上n 级,此时该青蛙跳上一个n级的台阶总共有多少种跳法?

对于这个问题进行解答:
1. 假定青蛙跳阶的跳法以f(n)来表示,n表示阶数,即f(1)表示1阶的跳法,f(2)表示2阶的跳法...
2. 由于对于第二个问题有一次n级跳法,所以这里设定一个值f(0)=f(n-n)=1 表示n阶由一次跳上n级的跳法数为1。

--------------------------------------------问题(1)解答------------------------------------------------------------
问题(1),前提只有 一次 1阶或者2阶的跳法。
a.如果两种跳法,1阶或者2阶,那么假定第一次跳的是一阶,那么剩下的是n-1个台阶,跳法是f(n-1);
b.假定第一次跳的是2阶,那么剩下的是n-2个台阶,跳法是f(n-2)
c.由a\b假设可以得出总跳法为: f(n) = f(n-1) + f(n-2)
d.然后通过实际的情况可以得出:只有一阶的时候 f(1) = 1 ,只有两阶的时候可以有 f(2) = 2
e.可以发现最终得出的是一个斐波那契数列:

| 1, (n=1)
f(n) = | 2, (n=2)
| f(n-1)+f(n-2) ,(n>2,n为整数)

----------------------------------------------问题(2)解答------------------------------------------------------------
问题(2),前提是n个台阶会有一次n阶的跳法。分析如下:
f(1) = 1
f(2) = f(2-1) + f(2-2) //f(2-2) 表示2阶一次跳2阶的次数。
f(3) = f(3-1) + f(3-2) + f(3-3)
...
f(n) = f(n-1) + f(n-2) + f(n-3) + ... + f(n-(n-1)) + f(n-n)

说明:
1)这里的f(n) 代表的是n个台阶有一次1,2,...n阶的 跳法数。
2)n = 1时,只有1种跳法,f(1) = 1
3) n = 2时,会有两个跳得方式,一次1阶或者2阶,这回归到了问题(1) ,f(2) = f(2-1) + f(2-2)
4) n = 3时,会有三种跳得方式,1阶、2阶、3阶,
那么就是第一次跳出1阶后面剩下:f(3-1);第一次跳出2阶,剩下f(3-2);第一次3阶,那么剩下f(3-3)
因此结论是f(3) = f(3-1)+f(3-2)+f(3-3)
5) n = n时,会有n中跳的方式,1阶、2阶...n阶,得出结论:
f(n) = f(n-1)+f(n-2)+...+f(n-(n-1)) + f(n-n) => f(0) + f(1) + f(2) + f(3) + ... + f(n-1)

6) 由以上已经是一种结论,但是为了简单,我们可以继续简化:
f(n-1) = f(0) + f(1)+f(2)+f(3) + ... + f((n-1)-1) = f(0) + f(1) + f(2) + f(3) + ... + f(n-2)
f(n) = f(0) + f(1) + f(2) + f(3) + ... + f(n-2) + f(n-1) = f(n-1) + f(n-1)
可以得出:
f(n) = 2*f(n-1)

7) 得出最终结论,在n阶台阶,一次有1、2、...n阶的跳的方式时,总得跳法为:
| 1 ,(n=0 )
f(n) = | 1 ,(n=1 )
| 2*f(n-1),(n>=2)

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