python-3.x 如何使我的斐波那契与模算术更有效地找到皮萨诺周期?

dwbf0jvd  于 2023-10-21  发布在  Python
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出于教育目的,我在Python 3中构建了一个代码来实现这个目标:

我认为我在这个问题上做得很好,因为我是初级/中级水平。这个问题是一个先进的,而不是强制性的。
我做了压力测试,使用一个缓慢但更安全的功能作为“控制组”。在此之后,我可以创建一个更快的功能。
然而,我的实现对于某些 *pisano循环 * 是有问题的。正如你在这里看到的:http://webspace.ship.edu/msrenault/fibonacci/fiblist.htm一些mods可以创建巨大的皮萨诺循环.
我的函数对于<249.然而,我不知道如何处理像1570这样的mods,它会生成一个总长度为4740个数字的模式/周期。不是001和12113而是4740的循环模式...
我试着寻找解决这个问题的方法。我能够找到不同的方法来解决这个问题。尽管如此,我想尝试修复我的实现,使它在周期识别部分更快-如果这是可能的。
这是我的准则

coursera_input = (input())
coursera_input = (coursera_input.split())
n_in = int(coursera_input[0])
mod_in = int(coursera_input[1])

import random

def my_fibo_iter(x):
    if x<=1:
        return x
    else:
        bef_previous_elem = 0
        previous_elem = 1
        current = 0
        count = 1
        while count<x:
            count = count + 1
            current = bef_previous_elem + previous_elem
            bef_previous_elem = previous_elem
            previous_elem = current
        return (current)

def fibo_iter_mod_slow(n,mod):
    if n==0:
        return n%mod
    elif n==1:
        return n%mod
    else:
        previous = 1%mod
        bef_previous = 0%mod 
        count = 1
        while count<(n):
                current = bef_previous%mod + previous%mod 
                bef_previous = previous%mod 
                previous = current%mod 
                count = count + 1
        return current%mod 

#preciso construir um algoritmo para identificar a pisano period/cycle

def pisano_cycle(big_list):
    promising_list = []
    for i in big_list:
        promising_list.append(i)
        p_l_len = len(promising_list)
        p_l_final_index = 2*p_l_len
        if promising_list == big_list[p_l_len:p_l_final_index]:
            break
    return promising_list

def generate_big_pisano_list(mod):
    big_list = []
    if mod<249:
        limit = 700
    if 249<=mod<1000:
        limit = 3001
    else:
        limit = 6000
    for i in range(0,limit):
        big_list.append(fibo_iter_mod_slow(i,mod))
    return big_list

#agora eu sei gerar uma lista pisano
#sei identificar uma lista de pisano
#preciso de uma outra função
#ela deve, sabendo o padrão CÍCLICO, identificar o nth elemento desse padrão

def fibo_iter_mod_fast(n,mod):
    big_pisano_list = generate_big_pisano_list(mod)
    pattern = pisano_cycle(big_pisano_list)
    length_patt = len(pattern)
    index_analogous = (n%length_patt)
    output_in_mod = pattern[index_analogous]
    return output_in_mod

print (fibo_iter_mod_fast(n_in,mod_in))

如果你输入类似这样的内容:

2816213588 30524

它得到正确的输出:

10249

但这需要超过5秒...
另一个问题是当我有一个巨大的数字作为mod的输入时,比如:
失败病例#12/22:(错误答案)
输入:99999999999999999 100000
您的输出:69026
正确输出:90626
(Time使用:0.04/5.00,内存使用:24100864/536870912.)
我的代码返回了一个不正确的输出,由于这部分:

def generate_big_pisano_list(mod):
        big_list = []
        if mod<249:
            limit = 700
        if 249<=mod<1000:
            limit = 3001
        else:
            limit = 6000

我将皮萨诺循环的范围限制在60000个数字的范围内,显然,有些皮萨诺循环可以超越这个范围。

jv2fixgn

jv2fixgn1#

你应该用模运算来计算斐波那契数,而不是计算循环长度,因为有一个对数算法。
这样做所需的迭代总数肯定低于显式计算皮萨诺循环长度所需的迭代数。
你要利用的关系是

fib(2n) = fib(n) * ( 2 * fib(n+1) - fib(n) )
fib(2n+1) = fib(n+1) ^ 2 + fib(n) ^ 2

如果你在模运算中做乘法和加法,你可以使用整数数据类型(10^5 < 2^17)来获得精确的结果。

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