阿克曼函数的计算
上圖為阿克曼函數的定義,根據函數解析式,我們可以很容易的寫出遞歸式
對于比較小的n值,m=1或2的情況,遞歸式是很好的,n值稍微大一些,我們也可以通過設置遞歸深度的方法求出答案
sys.setrecursionlimit(10000000)但是,如果對于n值很大,或者m達到3,再去求解,遞歸深度就會大到我們無法忍受,這個時候,我們只能按照數學方法去求解這個問題
- 對于m=0,1,2,3我們進行分別討論
m=0
這個時候顯然有akm(0,n) = n+1
m=1
此時我們求解對象是akm(1,n),n=0時,根據函數,有akm(1,0)=akm(0,1)=2;如果n!=0,那么akm(1,n)=akm(0,akm(1,n-1)),注意此時我們可以帶入函數得到akm(1,n)=akm(1,n-1)+1
這樣我們就得到了后一項與前一項的遞推關系,所以m=1這種情況阿克曼函數構成以2為首項,1為公差的等差數列,注意數列從0開始。這樣我們求此數列的通項公式,可以得到akm(1,n)=n+2
m=2
此時我們的求解對象是akm(2,n),n=0時,根據函數,利用m=1的結論,有akm(2,0)=akm(1,1)=3,當n!=0時,利用m=1的結論,有akm(2,n)=akm(1,akm(2,n-1))=akm(2,n-1)+2,這樣又構成了一個等差數列,同樣求得akm(2,n)=2*n+3
m=3
此時我們的求解對象是akm(3,n),n=0時,根據函數,利用m=2的結論,有akm(3,0)=akm(2,1)=5,當n!=0時,利用m=1的結論,有akm(3,n)=akm(1,akm(3,n-1))=2akm(3,n-1)+3,求這個通項,利用高中的等比數列知識我們容易的想到可以兩邊同時加上3,得到akm(3,n)+3=2(akm(3,n-1)+3),這樣就構成了一個等比數列,利用數列知識,求得akm(3,n)=2n+3-3
- 如果我們想求更大的m,答案已經非常巨大,想求得通項公式似乎也不是一件容易的事情,但我們可以根據上述方法進行遞推的求解
- 所以就這道題可以看出對于計算機難以求解的問題,人類卻可以容易的求解,這也正是數學的巨大力量
總結
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