Python栈的应用:卡特兰数的计算
卡特兰数是组合数学中的一个重要概念,可用于计算许多组合问题,如:递归序列、匹配括号、二叉树个数等。
卡特兰数的定义如下:
设h(0)=1,h(n)=C(2n,n)/(n+1),n≥1,其前几项为:1, 1, 2, 5, 14, 42, 132, ....
我们可以使用栈来计算卡特兰数,具体实现如下:
# 计算卡特兰数 def catalan(n): stack = [] # 将h(0)放入栈中 stack.append(1) # 从h(1)开始循环计算 for i in range(1, n + 1): # 计算h(i) h_i = 0 for j in range(i): h_i += stack[j] * stack[i - j - 1] # 将h(i)放入栈顶 stack.append(h_i) return stack[n] # 测试 print(catalan(0)) # 1 print(catalan(1)) # 1 print(catalan(2)) # 2 print(catalan(3)) # 5 print(catalan(4)) # 14 print(catalan(5)) # 42
在上面的代码中,我们使用栈存储了前i个卡特兰数,通过栈的特性可以快速计算第i+1个卡特兰数。具体来说,我们首先将h(0)放入栈中,然后从h(1)开始循环计算,每一次计算都需要用到前面存储的所有卡特兰数。计算完h(i)后,将其放入栈顶,下次循环就可以用到了。最后返回第n个卡特兰数即可。
需要注意的是,由于Python会自动进行高精度计算,所以我们可以直接使用栈来存储卡特兰数,不需要使用字符串作为范例。
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