📜  求数列 1, (2+3), (4+5+6), .... 的 N 项之和(1)

📅  最后修改于: 2023-12-03 15:26:55.855000             🧑  作者: Mango

求数列 1, (2+3), (4+5+6), .... 的 N 项之和

在本题中,需要求一个形如 1, (2+3), (4+5+6), ... 的数列的前 N 项之和。对于一个程序员来说,有多种方法可以解决这个问题。

方法一:暴力穷举

最简单的思路就是从第一项开始,不断累加直到第 N 项。这个方法的时间复杂度是 O(N^2),会随着 N 的增加而变得越来越慢。

def sum_of_series(n):
    s = 0
    for i in range(1, n+1):
        s += sum(range(i*(i-1)//2+1, i*(i+1)//2+1))
    return s
方法二:数学公式

我们可以观察数列的规律,发现每项的值都是一个连续的等差数列的和。因此,我们可以根据这个规律,推出一个通项公式,从而快速地求出前 N 项之和。

def sum_of_series(n):
    s = 0
    for i in range(1, n+1):
        s += i * (2*i-1) * (i+1) // 6
    return s

这个方法的时间复杂度是 O(N),比暴力穷举要快很多。但是,这种方法可能会有一定的精度误差,因为计算机并不总是能够精确地表示大数值。

方法三:递归计算

递归算法是一种非常有效的思路,它可以将一个大问题拆分成若干个小问题,从而简化代码。在这个问题中,我们可以定义一个递归函数,来求解前 N 项之和。

def sum_of_series(n):
    if n == 0:
        return 0
    k = n * (n+1) // 2
    return k * n + sum_of_series(n-1)

这个方法的时间复杂度也是 O(N),但是递归需要消耗额外的栈空间,可能会导致栈溢出的问题。

总结

以上是三种常见的解题方法,程序员可以根据实际情况选择合适的方法。在性能与精度方面,数学公式方法是最优的选择。而递归方法则可以让代码更加简单易懂。