兔子繁衍问题(Python)

题目描述

兔子繁衍问题

一对兔子,从出生后第3个月起每个月都生一对兔子。小兔子长到第3个月后每个月又生一对兔子。假如兔子都不死,请问第1个月出生的一对兔子,至少需要繁衍到第几个月时兔子总数才可以达到 N N N对?

输入格式:

输入在一行中给出一个不超过10000的正整数 N N N

输出格式:

在一行中输出兔子总数达到 N N N最少需要的月数。

输入样例:

30

输出样例:

9


解题思路

斐波那契数列

这是一道比较经典的兔子繁衍问题,其实质是斐波那契数列问题的变形。

我们可以根据题目中的规则得到:

第0个月:0对兔子
第1个月:1对兔子
第2个月:1对兔子
第3个月:2对兔子(第1个月的兔子生了1对)
第4个月:3对兔子(第2个月的兔子生了1对,第1个月的兔子生了1对)
第5个月:5对兔子(第3个月的兔子生了1对,第2个月的兔子生了1对,第1个月的兔子生了2对)
第6个月:8对兔子(第4个月的兔子生了1对,第3个月的兔子生了2对,第2个月的兔子生了1对,第1个月的兔子生了3对)

可见,每个月的兔子对数都等于前两个月的兔子对数之和,即为典型的斐波那契数列。

因此,我们可以使用循环来计算兔子对数,直到达到或超过给定的目标数 N N N。时间复杂度为 O ( N ) O(N) O(N)

元组解包

值得一提的是,代码中使用了两种交换、更新变量值的方式来实现兔子繁殖过程的模拟。

temp = current
current = prev + current
prev = temp

prev, current = current, prev + current

这两种写法实现的功能是一样的,都是用两个变量 prevcurrent 来交替保存上个月和上上个月的兔子对数,以实现兔子繁殖过程的模拟。

第一种写法使用了一个临时变量 temp 来交换值,而第二种写法则直接利用 Python 的元组解包特性进行赋值。两者的效果是等价的,只是第一种写法更为直观,而第二种写法更为简洁

具体来说,prev, current = current, prev + current 这条语句将当前月份的兔子对数赋给 current,将上个月份的兔子对数赋给 prev,等价于下面这样的代码:

new_current = prev + current
new_prev = current
prev = new_prev
current = new_current

这种用元组解包来交换变量值的方式在 Python 中非常常见,也非常方便。

无论选择哪种写法,最终都能正确地实现兔子繁殖过程的模拟。选择哪种写法主要取决于个人习惯和代码风格的偏好。


Python代码实现

N = int(input())  # 输入N

month = 1  # 当前月份

prev = 0  # 上个月的兔子对数
current = 1  # 这个月的兔子对数

# 模拟兔子繁殖过程,直到兔子对数达到或超过输入的目标兔子对数 N
while current < N:
    month += 1  # 更新月份

    # # 计算这个月的兔子对数(这个月是更新后的月份)
    # temp = current # 暂存上个月的对数
    # current = prev + current # 这个月的兔子对数等于上上个月加上个月的
    # prev = temp #更新上个月的兔子对数

    prev, current = current, prev + current

print(month)  # 输出最少需要的月数

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