问题标题: 模板元编程:超时,再见!

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王牌工作室官方
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新手光能
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Part 0x00 前言

为什么需要模板元编程?

经常tle的同学都知道,程序不优化,超时是一生之敌。

来看一道经典的题目

给定一个整数 𝑛(满足 0<𝑛<1 000 001),输出斐波纳契数列第 𝑛 项的精确值(不取模)。

输入格式
一行,一个整数 n,满足 0 < n < 1000001。

输出格式
一行,输出斐波纳契数列第 n 项的十进制表示。

如果你有更好的方案可以在下方讨论。

首先看数据范围,这个数据范围使用高精度。常规做法必定超时。

那怎么办?打表吗?

 

 

对了,就是打表。

只要n给出确定范围都可以这么做。

那怎么打呢?

让编译器帮我们打。

Part 0x01 模板元编程的原理

学过c++的都知道,c++有一种叫做模板的语法糖,编译期展开的。

什么?你不知道?你难道没有用过swap,min,max函数吗?

很少人可以发现,这玩意可以递归。先写一个基本代码。

template<int T> struct Fib{constexpr static unsigned long long v=Fib<T-1>::v+Fib<T-2>::v;}
template<> struct Fib<1>{constexpr static unsigned long long v=1;}
template<> struct Fib<0>{constexpr static unsigned long long v=1;}
cout << fib<10>::v; // 55

但是此时n只能在很小范围,大于93立马超出范围了。

这个问题怎么解决?

让我们下期揭晓答案。

Part 0x02 高精度


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郑皓予
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中级光能
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  1. 采用模板元编程实现编译期斐波那契计算,通过递归模板展开和特化终止条件避免运行时开销。
  2. 引入constexpr函数提升代码可读**,结合编译期计算优化**能。
  3. 针对深度递归可能导致栈溢出的问题,提供优化版本以提高效率。
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