递归实现斐波那契在C++中易栈溢出,因重复计算导致O(2^n)时间复杂度且深度递归压栈;n>100时极易溢出,尾递归优化不保证生效;应改用迭代,用unsigned long long并校验n≤93。

为什么递归实现 fibonacci 在 C++ 中容易栈溢出
因为未经优化的递归版本会重复计算大量子问题,比如 fib(5) 会两次调用 fib(3),时间复杂度是 O(2^n)。更关键的是,每次函数调用都压栈,n 超过 100 就大概率触发栈溢出(尤其在默认栈大小下)。编译器对尾递归的优化在 C++ 中不保证生效,所以不能依赖。
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- 绝对不要在生产代码中用裸递归算
fib(n),哪怕加了if (n - 若真要用递归,必须加记忆化(memoization),用
std::unordered_map或数组缓存已算结果 - 调试时可设断点观察调用深度,
n == 40时递归深度就已超 40 层
迭代法写 fibonacci 怎么避免整数溢出和边界错误
迭代最安全,时间 O(n)、空间 O(1),但两个常见坑:一是没处理 n == 0 和 n == 1 的初始值,二是用 int 存结果导致第 47 项就溢出(fib(47) = 2971215073 > INT_MAX)。
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- 统一用
unsigned long long,能撑到fib(93) - 循环从
i = 2开始,初始化a = 0, b = 1,每次更新为std::make_pair(b, a + b) - 对输入做校验:
if (n > 93) throw std::overflow_error("fibonacci overflow");
unsigned long long fib_iter(int n) {
if (n < 0) throw std::invalid_argument("n must be non-negative");
if (n == 0) return 0;
if (n == 1) return 1;
unsigned long long a = 0, b = 1;
for (int i = 2; i <= n; ++i) {
unsigned long long c = a + b;
a = b;
b = c;
}
return b;
}用矩阵快速幂算 fibonacci 时,乘法顺序和模运算怎么写才不出错
核心是把递推转成矩阵幂:[fib(n), fib(n-1)]^T = [[1,1],[1,0]]^(n-1) * [fib(1), fib(0)]^T。难点不在数学,而在 C++ 实现时:矩阵乘法是否手写正确、幂次是否从 0 开始、是否漏了单位矩阵、模运算是否在每步都取余。
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- 定义 2×2 矩阵结构体,重载
*运算符,内部用long long防中间溢出 - 快速幂函数中,初始结果必须是单位矩阵
{{1,0},{0,1}},不是零矩阵 - 若要求模
M,则每次乘法后立刻% M,否则fib(1000000)中间值会爆long long -
n == 0和n == 1必须特判,不能直接进幂运算
C++ 标准库有没有现成的 fibonacci 函数
没有。C++ 标准库(包括 、、)不提供任何斐波那契相关函数。Boost 里也没有独立的 fibonacci 工具——它只在某些数学扩展包里作为示例出现。
这意味着你每次用,都得自己选:小范围用迭代,大 n 且要模运算用矩阵快速幂,纯教学演示才考虑带 memo 的递归。别指望头文件 include 一下就完事。
最容易被忽略的一点:矩阵快速幂虽然理论快,但常数大,当 n 时,迭代法实际更快——因为没有函数调用开销、没有矩阵对象构造、CPU 缓存友好。别为了“高级”而放弃简单解法。











