禅与计算机程序设计艺术使用 16 门编程语言实现斐波那契数列：循环控制指令与函数递归思想

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了禅与计算机程序设计艺术使用 16 门编程语言实现斐波那契数列：循环控制指令与函数递归思想相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

文章目录

使用 10 门编程语言实现斐波那契数列：循环控制指令与函数递归思想

1. 用 C 语言实现斐波那契数列代码实例讲解

斐波那契数列（Fibonacci Sequence）是由一系列数字组成的一个序列，其特点是，从第三个数开始，后一个数都是前两个数的和，即F(n)=F(n-1)+F(n-2)，其中F(1)=1，F(2)=1，这里的n表示斐波那契数列的排列位置，一般从1开始计数。一般使用C语言来实现斐波那契数列，下面我们就以一个C语言程序实现斐波那契数列为例，来讲解如何用C语言实现斐波那契数列。

代码实现

1、程序框架

#include<stdio.h>
int main()
    //TODO
    return 0;

上面是C语言程序的程序框架，我们只需要在TODO部分编写相关代码即可。

2、输入要计算的斐波那契数列的项数

为了计算斐波那契数列的指定项，我们需要先输入要计算的项数，在TODO部分添加如下代码：

    int n;
    printf("请输入要计算的斐波那契数列项数：");
    scanf("%d",&n);

3、循环累加求和

接下来我们进入正文，要求解斐波那契数列的第n项，需要用到循环求和的思想，我们可以使用for循环来实现，在TODO部分添加如下代码：

    int i;
    int first = 1;
    int second = 1;
    int sum = 0;
    if(n == 1 || n == 2)
        sum = 1;
    else
        for(i=3;i<=n;i++)
            sum = first + second;
            first = second;
            second = sum;

4、输出结果

最后，我们需要输出斐波那契数列的第n项，在TODO部分添加如下代码：

    printf("斐波那契数列第%d项的值为：%d\\n",n,sum);

5、完整代码

经过上面的步骤，我们就可以实现斐波那契数列的求解，完整代码如下：

#include<stdio.h>
int main()
    int n;
    printf("请输入要计算的斐波那契数列项数：");
    scanf("%d",&n);
    int i;
    int first = 1;
    int second = 1;
    int sum = 0;
    if(n == 1 || n == 2)
        sum = 1;
    else
        for(i=3;i<=n;i++)
            sum = first + second;
            first = second;
            second = sum;
        
    
    printf("斐波那契数列第%d项的值为：%d\\n",n,sum);
    return 0;

代码解析

上面的代码实现了斐波那契数列的求解，下面我们来解析一下，具体步骤如下：

1、首先，我们使用scanf函数来输入要计算的斐波那契数列的项数，并将输入的值存入变量n中：

    int n;
    printf("请输入要计算的斐波那契数列项数：");
    scanf("%d",&n);

2、然后，我们定义了三个变量first、second和sum，用来存储斐波那契数列的前两项和结果：

    int i;
    int first = 1;
    int second = 1;
    int sum = 0;

3、接着，我们使用if语句来判断要计算的项数是否为1或2，如果是1或2，则结果为1；否则，使用for循环来累加求和：

    if(n == 1 || n == 2)
        sum = 1;
    else
        for(i=3;i<=n;i++)
            sum = first + second;
            first = second;
            second = sum;

4、最后，我们使用printf函数来输出结果：

    printf("斐波那契数列第%d项的值为：%d\\n",n,sum);

上面我们通过灵活运用循环求和的思想，用C语言实现斐波那契数列的求解。

接下来，我们使用 C 语言递归函数来实现斐波那契数列。

递归函数

首先，我们需要定义一个函数来计算斐波那契数列的值。这个函数必须接受一个整数作为参数，并返回一个整数。下面是一个简单的函数，它将返回给定索引处的斐波那契数列的值：

int fibonacci(int n) 
   if (n <= 1)
      return n;
   return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2);

上面的函数使用了我们所需的递归关系。它检查输入参数 n 是否小于或等于 1，如果是，则返回 n。否则，它递归调用函数本身，将 n-1 和 n-2 作为参数。它将这两个递归调用的结果相加，并将结果作为函数的返回值返回。

测试函数

为了测试我们的函数，我们需要一个主函数。它将调用 fibonacci() 函数，并打印结果：

int main()

   int n = 9;
   printf("%d", fibonacci(n));
   return 0;

现在，我们可以编译和运行程序，看看它的输出是什么：

34

我们可以通过手工计算来验证结果是正确的：

1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34

2. 用Go语言实现斐波那契数列代码实例讲解

1. 什么是斐波那契数列

斐波那契数列又称黄金分割数列，指的是这样一个数列：0、1、1、2、3、5、8、13、21、34、……。

在数学上，斐波那契数列以如下被以递归的方法定义：

  • F(0)=0，F(1)=1，
  • F(n)=F(n-1)+F(n-2)（n≥2，n∈N*）

斐波那契数列的特点是数列的前两个数都是1，从第三个数开始，每个数都是它前面两个数的和。

2. 斐波那契数列的应用

斐波那契数列的应用非常广泛，几乎遍及各个领域。

  • 生物繁殖：斐波那契数列用来描述昆虫、兔子繁殖的数量规律；
  • 数学：斐波那契数列是一个重要的数列，有着广泛的应用；
  • 编程：斐波那契数列可以用来描述算法复杂度，也常用来编程练习；
  • 经济学：斐波那契数列可以用来描述经济增长模型等等。

3. Go语言实现斐波那契数列的代码实例

在Go语言中，可以使用递归的方法来实现斐波那契数列，具体实现代码如下：

package main

import "fmt"

func Fibonacci(n int) int 
	if n < 2 
		return n
	
	return Fibonacci(n-1) + Fibonacci(n-2)


func main() 
	var i int
	for i = 0; i < 10; i++ 
		fmt.Printf("%d\\t", Fibonacci(i))

编译运行上述代码，结果如下：

0	1	1	2	3	5	8	13	21	34

4. 代码解析

上面的代码实现了斐波那契数列的计算，下面我们来详细解析一下：

  • 首先定义了一个函数 Fibonacci，用来计算斐波那契数列的值；
  • 在函数 Fibonacci 中，使用了递归的方法，即 F(n)=F(n-1)+F(n-2)，递归求解斐波那契数列；
  • 在函数 Fibonacci 中，还需要判断边界情况，即当 n<2 时，斐波那契数列的值就是 n 本身；
  • 在 main 函数中，使用 for 循环调用 Fibonacci 函数，求出斐波那契数列的前 10 个值；
  • 最后，使用 fmt.Printf 打印出斐波那契数列的前 10 个值。

3. 用 Lisp 语言递归实现斐波那契数列代码

斐波那契数列（Fibonacci Sequence）又称黄金分割数列，指的是这样一个数列：1、1、2、3、5、8、13、21、34、……在数学上，斐波纳契数列以如下被以递归的方法定义：

F(0) = 0
F(1) = 1

F(n) = F(n-1) + F(n-2) (n>=2)

Lisp语言的实现如下：

(defun Fibonacci (n) 
  (if (or (= n 0) (= n 1)) 
      n 
      (+ (Fibonacci (- n 1)) (Fibonacci (- n 2)))))

上述代码的实现思路是通过递归的方式来实现的，即每次递归函数的参数都会减少1，直到n=0或n=1的情况，这时候函数就会返回 n 的值，从而完成斐波那契数列的计算。

在 Lisp 语言中，我们可以使用递归函数来实现斐波那契数列，递归函数的定义如下：

(defun Fibonacci (n)

上述代码定义了一个名为 Fibonacci 的函数，它接收一个参数 n，用来表示第 n 个斐波那契数。

接下来，我们需要判断参数 n 的值是否等于 0 或者 1，如果等于 0 或 1，那么我们就可以直接返回 n 的值，代码如下：

(if (or (= n 0) (= n 1)) 
      n

上面的代码使用 if 语句来判断参数 n 的值是否等于 0 或者 1，如果等于 0 或者 1，则 n 的值就会被直接返回。

最后，如果参数 n 的值不等于 0 或 1，那么我们就需要计算 n 的值，这就是斐波那契数列的定义：

F(n) = F(n-1) + F(n-2)   (n>=2)

因此，我们需要调用 Fibonacci 函数两次，一次计算 n-1 的值，一次计算 n-2 的值，然后把这两个值相加，得到 n 的值，代码如下：

(+ (Fibonacci (- n 1)) (Fibonacci (- n 2)))

总的来说，我们使用 Lisp 语言递归实现斐波那契数列，我们可以使用如下代码：

(defun Fibonacci (n) 
  (if (or (= n 0) (= n 1)) 
      n 
      (+ (Fibonacci (- n 1)) (Fibonacci (- n 2)))))

上述代码的实现思路是通过递归的方式来实现的，即每次递归函数的参数都会减少1，直到n=0或n=1的情况，这时候函数就会返回 n 的值，从而完成斐波那契数列的计算。

4. 用 Kotlin 语言递归实现斐波那契数列代码：循环和递归

一、斐波那契数列

斐波那契数列（Fibonacci sequence）又叫黄金分割数列，指的是这样一个数列：1、1、2、3、5、8、13、21、34、……在数学上，斐波那契数列以如下被以递推的方法定义：

F(1)=1，F(2)=1, F(n)=F(n-1)+F(n-2)（n>=3，n∈N*）

即：

第一项 F1=1

第二项 F2=1

第 n 项 Fn=Fn-1+Fn-2

二、Kotlin 语言实现斐波那契数列

1. 使用循环实现

// 使用循环实现
fun fibonacci(n: Int): Int 
    if (n == 1 || n == 2) 
        return 1
    
    var result = 1
    var prev = 1
    for (i in 3..n) 
        val temp = result
        result += prev
        prev = temp
    
    return result

上面的代码中，先判断输入的参数是否是1或者2，如果是，则返回1；否则，就使用循环的方式来求解斐波那契数列。

首先，将前两项的值赋值给result和prev，然后从第三项开始循环，循环中，将上一次的 result 值赋值给一个临时变量 temp，然后给 result 赋值为 result+prev，然后将temp赋值给prev，以这种方式实现了斐波那契数列的求值。

2. 使用递归实现

// 使用递归实现
fun fibonacciRecursive(n: Int): Int 
    return if (n == 1 || n == 2) 
        1
     else 
        fibonacciRecursive(n - 1) + fibonacciRecursive(n - 2)

上面的代码也是使用 if-else 语句来求解斐波那契数列，如果输入的参数是1或者2，则返回1；否则，递归调用函数本身，求解 n-1 和 n-2 项的值相加，以此来求解 n 项的值。

三、总结

在 Kotlin 语言中，可以使用循环和递归两种方式来实现斐波那契数列，使用循环实现时，首先判断输入的参数是否是1或者2，如果是，则返回1；否则，就使用循环的方式来求解斐波那契数列。使用递归实现时，也是使用 if-else 语句来求解斐波那契数列，如果输入的参数是1或者2，则返回1；否则，递归调用函数本身，求解 n-1 和 n-2 项的值相加，以此来求解 n 项的值。

Kotlin 语言中，可以使用循环和递归两种方式来实现斐波那契数列，而且两种方式的实现也很简单，在实际的开发中，循环和递归可以根据实际需要来选择合适的实现方式，从而使开发更加高效。

5. 用 Rust 语言递归实现斐波那契数列代码：循环和递归

一、斐波那契数列

斐波那契数列（Fibonacci Sequence），又称黄金分割数列，指的是这样一个数列：1、1、2、3、5、8、13、21、34、……

在数学上，斐波纳契数列以如下被以递归的方法定义：F(1)=1，F(2)=1, F(n)=F(n-1)+F(n-2)（n>=3，n∈N*）

二、循环实现斐波那契数列

代码实现：

fn fibonacci_loop(n: u32) -> u32 
    let mut f1 = 0;
    let mut f2 = 1;
    let mut temp;
    if n == 0 
        return f1;
    
    for _ in 1..n 
        temp = f2;
        f2 = f1 + f2;
        f1 = temp;
    
    return f2;

代码解析：

  1. 首先声明变量f1、f2和temp，其中f1和f2用来存储斐波那契数列中的前两项，temp用来存储中间变量；
  2. 判断输入值n是否为0，如果是，则直接返回f1；
  3. 否则，利用循环，从1开始遍历到n，每次遍历时，先将f2赋值给temp，然后f2的值等于f1和f2的和，最后将temp的值赋值给f1；
  4. 遍历结束后，返回f2的值。

三、递归实现斐波那契数列

代码实现：

fn fibonacci_recursive(n: u32) -> u32 
    if n == 0 || n == 1 
        return 1;
     else 
        return fibonacci_recursive(n - 1) + fibonacci_recursive(n - 2);

代码解析：

  1. 首先判断输入值n是否为0或1，如果是，则直接返回1；
  2. 否则，递归调用函数自身，计算n-1和n-2项的和，并将结果作为结果返回。

四、循环与递归比较

从上面的代码可以看出，循环和递归两种实现斐波那契数列的方法各有优势。

循环实现斐波那契数列的优势在于性能。循环的执行效率较高，只需要在一次循环中计算出结果，而无需多次重复调用函数，因此可以提高程序的执行效率。

而递归实现斐波那契数列的优势则在于简洁性。递归实现斐波那契数列只需要一句代码就可以实现，而且程序的可读性较高，更容易理解。

总的来说，循环与递归都是可以实现斐波那契数列的方法，具体应该使用哪种方法，要根据具体的应用场景而定。

6. 用 Python 语言递归实现斐波那契数列代码：循环和递归

斐波那契数列是一种特殊的数列，它的前两项都是1，从第三项开始，每一项都是前两项之和。斐波那契数列的数列如下：

F n = F n − 1 + F n − 2 , F 0 = 0 , F 1 = 1 F_n=F_n-1+F_n-2,F_0=0,F_1=1 Fn​=Fn−1​+Fn−2​,F0​=0,F1​=1

使用 Python 语言来实现斐波那契数列，可以使用循环和递归两种方式。

一、使用循环实现斐波那契数列

使用循环实现斐波那契数列，可以使用 for 循环，或者 while 循环。

首先，定义一个函数：

def fibonacci(n):
    # 使用循环实现斐波那契数列
    pass

使用 for 循环实现，可以这样写：

def fibonacci(n):
    # 使用 for 循环实现斐波那契数列
    a, b = 0, 1
    for _ in range(n):
        a, b = b, a + b
    return a

使用 while 循环实现，可以这样写：

def fibonacci(n):
    # 使用 while 循环实现斐波那契数列
    a, b = 0, 1
    while n > 0:
        a, b = b, a + b
        n -= 1
    return a

二、使用递归实现斐波那契数列

使用递归实现斐波那契数列，需要注意的是，需要定义递归的终止条件，否则会出现无限递归的情况。

定义一个函数：

def fibonacci(n):
    # 使用递归实现斐波那契数列
    pass

使用递归实现，可以这样写：

def fibonacci(n):
    # 使用递归实现斐波那契数列
    if n == 0:
        return 0
    elif n == 1:
        return 1
    else:
        return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)

三、比较循环和递归实现斐波那契数列的优缺点

  • 优点：

    使用循环实现斐波那契数列，可以节省空间，编写简单，执行效率高，能够更快的获取结果。

    使用递归实现斐波那契数列，编写简单，使用简洁，代码可读性高，能够更加清晰的表达算法的思想，可以更好的理解算法的本质。

  • 缺点：

    使用循环实现斐波那契数列，算法容易出现死循环的问题，如果不小心控制不好，会导致程序卡死，造成无法正常工作。

    使用递归实现斐波那契数列，如果没有设置好终止条件，会出现无限递归的情况，会造成程序卡死，耗费大量的内存，影响程序的正常运行。

7. 用 javascript 语言递归实现斐波那契数列代码：循环和递归

一、引言

斐波那契数列又称黄金分割数列，指的是这样一个数列：1、1、2、3、5、8、13、21、34、……在数学上，斐波纳契数列以如下被以递归的方法定义：F(1)=1，F(2)=1, F(n)=F(n-1)+F(n-2)（n>=3，n∈N*）

斐波那契数列的计算可以用循环和递归两种方法来实现，本文将介绍用 JavaScript 语言实现斐波那契数列的循环和递归方法。

二、循环实现斐波那契数列

1. 代码

function fibonacci(n) 
    if (n < 1) 
        return 0;
    
    if (n <= 2) 
        return 1;
    
    var fibNMinusOne = 1;
    var fibNMinusTwo = 1;
    var fibN = 0;
    for (var i = 3; i <= n; i++) 
        fibN = fibNMinusOne + fibNMinusTwo;
        fibNMinusTwo = fibNMinusOne;
        fibNMinusOne = fibN;
    
    return fibN;

三、递归实现斐波那契数列

1. 代码

function fibonacci(n) 
    if (n < 1) 
        return 0;
    
    if (n <= 2) 
        return 1;
    
    return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);

四、总结

以上就是斐波那契数列的循环和递归实现方法，本文用 JavaScript 语言实现了两种方法。斐波那契数列的实现非常简单，但是它的应用却非常广泛，可以用于求解各种数学问题，在算法领域也有很多应用。

8. 用 Swift 语言递归实现斐波那契数列代码：循环和递归

一、斐波那契数列

斐波那契数列（Fibonacci sequence），又称黄金分割数列，指的是这样一个数列：0、1、1、2、3、5、8、13、21、34、……在数学上，斐波纳契数列以如下被以递推的方法定义：F(0)=0，F(1)=1, F(n)=F(n-1)+F(n-2)（n>=2，n∈N*），就是说，斐波那契数列由 0 和 1 开始，之后的斐波那契数列系数就是由之前的两数相加而得出。

二、用 Swift 语言实现斐波那契数列

1. 循环实现

//使用 Swift 语言循环实现斐波那契数列
func fibonacciSequence(_ n:Int) -> Int
    if n == 0 
        return 0
    
    if n == 1 
        return 1
    
    var lastOne = 0
    var lastTwo = 1
    var result = 0
    for _ in 2...n 
        result = lastOne + lastTwo
        lastOne = lastTwo
        lastTwo = result
    
    return result

2. 递归实现

//使用 Swift 语言递归实现斐波那契数列
func fibonacciSequence(_ n:Int) -> Int
    if n == 0 
        return 0
    
    if n == 1 
        return 1
    
    return fibonacciSequence(n-1以上是关于禅与计算机程序设计艺术使用 16 门编程语言实现斐波那契数列：循环控制指令与函数递归思想的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
 

 图文详解 Spark 总体架构 [禅与计算机程序设计艺术]


 什么是程序设计？《禅与计算机程序设计艺术》 / 陈光剑


 禅与 Objective-C 编程艺术


 总结-OC禅与艺术


 与技术无关，但却值得码农们好好读一读的怪书：禅与摩托车维修艺术


 梦断代码读书笔记 6