C ++二项式系数太慢

配额香蕉

我试图通过用Pascal三角形进行递归来计算二项式系数。它适用于少量数字,但是20以上的速度真的很慢,或者根本不起作用。

我试图查找一些优化技术,例如“ chaching”,但是它们似乎并没有很好地集成在C ++中。

如果可以,请使用以下代码。

int binom(const int n, const int k)
{
    double sum;

    if(n == 0 || k == 0){
            sum = 1;
    }
    else{
    sum = binom(n-1,k-1)+binom(n-1,k);
    }

    if((n== 1 && k== 0) || (n== 1 && k== 1))
       {
           sum = 1;
       }
    if(k > n)
    {
        sum = 0;
    }

    return sum;

}

int main()
{
int n;
int k;
int sum;

cout << "Enter a n: ";
cin >> n;
cout << "Enter a k: ";
cin >> k;

Summe = binom(n,k);

cout << endl << endl << "Number of possible combinations: " << sum << 
endl;

}

我的猜测是该程序浪费了很多时间来计算已经计算出的结果。它必须以某种方式记住过去的结果。

比亚焦·费斯塔

我的猜测是该程序浪费了很多时间来计算已经计算出的结果。

确实是这样

关于这个主题,我建议您看看动态编程主题

有一类问题需要指数的运行时复杂性,但是可以用动态编程技术解决这样可以将运行时复杂度降低为多项式复杂度(大多数情况下,以增加空间复杂度为代价)。


动态编程的常见方法是:

  • 自上而下(利用记忆和递归)。
  • 自下而上(迭代)。

以下是我自下而上的解决方案(快速而紧凑):

int BinomialCoefficient(const int n, const int k) {
  std::vector<int> aSolutions(k);
  aSolutions[0] = n - k + 1;

  for (int i = 1; i < k; ++i) {
    aSolutions[i] = aSolutions[i - 1] * (n - k + 1 + i) / (i + 1);
  }

  return aSolutions[k - 1];
}

该算法具有运行时复杂度O(k)和空间复杂度O(k)确实,这是线性的。

此外,该解决方案比递归方法更简单,更快捷。这对CPU缓存非常友好

注意也没有依赖n

我通过简单的数学运算并获得以下公式获得了此结果:

(n, k) = (n - 1, k - 1) * n / k

关于二项式系数的一些数学参考


注意

该算法实际上不需要空间复杂度为O(k)实际上,第i的解决方案仅取决于(i-1)-th因此,无需存储所有中间解决方案,只需存储上一步中的解决方案即可。那将使算法O(1)在空间复杂度方面。

但是,我希望将所有中间解决方案保留在解决方案代码中,以更好地展示动态编程方法论的原理

在这里,我的存储库具有优化的算法

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