编程题：斐波那契数列（兔子繁衍问题）---面向对象版

最简单的版本：每一项等于前两项之和，这个用递归或者循环就可以解决。

这里我们延伸出一个生活中兔子繁衍的实际案例：一开始有 A 只兔子，每只兔子 B 个月后可以生出 C 只小兔子，兔子在第 D 个月之后会死亡。如图

展示了A=1，B=2，C=2，D=3的情况下兔子繁衍过程

这里我们使用面向对象的思维解决😄

首先是建模：

第一个我们定义兔子窝，它有窝里兔子、兔子寿命、兔子繁殖年龄、兔子每次繁殖数量4个属性，还有增加兔子、移除兔子、获取N月后兔子数量3个行为。

第二个我们定义兔子，它有年龄1个属性，还有成长、繁殖、死亡3个行为。

1、兔子窝

先看代码

    /*** 兔子窝*/static class RabbitHome {// 窝里兔子private final List<Rabbit> rabbitList;// 兔子寿命private final int lifeSpan;// 兔子繁殖年龄private final int breedAge;// 兔子每次繁殖数量private final int everyBreedNum;public RabbitHome(List<Rabbit> rabbitList, int lifeSpan, int breedAge, int everyBreedNum) {this.rabbitList = rabbitList;this.lifeSpan = lifeSpan;this.breedAge = breedAge;this.everyBreedNum = everyBreedNum;}/*** 添加兔子* * @param rabbit 兔子*/public void addRabbit(Rabbit rabbit) {rabbitList.add(rabbit);}/*** 移除兔子** @param rabbit 兔子*/public void removeRabbit(Rabbit rabbit) {rabbitList.remove(rabbit);}/*** 获取兔子数量** @param months 第几个月* @return 窝里兔子数量*/public int getRabbitCount(int months) {if (months < 1) {return rabbitList.size();}for (int i = 0; i < months; i++) {for (Rabbit rabbit : rabbitList) {// 成长rabbit.grow();// 繁殖if (rabbit.age >= breedAge) {rabbit.breed(this, everyBreedNum);}// 死亡if (rabbit.age == lifeSpan) {rabbit.die(this);}}}return rabbitList.size();}}

重点是获取兔子数量这个方法，需要模拟兔子每月之后的繁衍过程。

有了兔子窝，需要一个兔子窝工厂负责其创建过程。因为兔子繁衍需要迭代过程中对集合进行修改，所以使用CopyOnWriteArrayList。

    /*** 兔子窝工厂*/static class RabbitHomeFactory {/*** 创建兔子窝** @param initialRabbitNum 开始兔子数量* @param lifeSpan 寿命* @param breedAge 繁殖年龄* @param everyBreedNum 每次繁殖数量* @return 兔子窝*/public static RabbitHome create(int initialRabbitNum, int lifeSpan, int breedAge, int everyBreedNum) {if (initialRabbitNum < 1 || lifeSpan < 1 || breedAge < 1 || everyBreedNum < 1) {throw new IllegalArgumentException("存在参数小于1");}List<Rabbit> rabbitList = new CopyOnWriteArrayList<>();for (int i = 0; i < initialRabbitNum; i++) {rabbitList.add(new Rabbit(0));}return new RabbitHome(rabbitList, lifeSpan, breedAge, everyBreedNum);}}

2、兔子

兔子的成长就是年龄加1，繁殖就是往兔子窝增加新的兔子，死亡就是从兔子窝移除自己。

    /*** 兔子*/static class Rabbit {// 年龄private int age;public Rabbit(int age) {this.age = age;}/*** 成长*/public void grow() {age++;}/*** 繁殖** @param rabbitHome 兔子窝* @param everyBreedNum 每次繁殖数量*/public void breed(RabbitHome rabbitHome, int everyBreedNum) {for (int i = 0; i < everyBreedNum; i++) {rabbitHome.addRabbit(new Rabbit(0));}}/*** 死亡** @param rabbitHome 兔子窝*/public void die(RabbitHome rabbitHome) {rabbitHome.removeRabbit(this);}}

3、测试

就测试下开头图片那个过程吧

public static void main(String[] args) {/** 第0个月存在兔子数量：1* 第1个月存在兔子数量：1* 第2个月存在兔子数量：3* 第3个月存在兔子数量：4* 第4个月存在兔子数量：8* 第5个月存在兔子数量：14* 第6个月存在兔子数量：24*/for (int i = 0; i <= 6; i++) {RabbitHome rabbitHome = RabbitHomeFactory.create(1, 3, 2, 2);System.out.println("第" + i + "个月存在兔子数量：" + rabbitHome.getRabbitCount(i));}}

结果如下

下面附上一个类装下的全部代码，当然实际别这么干🙂

import java.util.List;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;/*** 斐波那契数列（兔子繁衍问题）:* 一开始有 A 只兔子，每只兔子 B 个月后可以生出 C 只小兔子，兔子在第 D 个月之后会死亡。* 求第N个月兔子数量*/
public class Fibonacci {public static void main(String[] args) {/** 第0个月存在兔子数量：1* 第1个月存在兔子数量：1* 第2个月存在兔子数量：3* 第3个月存在兔子数量：4* 第4个月存在兔子数量：8* 第5个月存在兔子数量：14* 第6个月存在兔子数量：24*/for (int i = 0; i <= 6; i++) {RabbitHome rabbitHome = RabbitHomeFactory.create(1, 3, 2, 2);System.out.println("第" + i + "个月存在兔子数量：" + rabbitHome.getRabbitCount(i));}}/*** 兔子窝*/static class RabbitHome {// 窝里兔子private final List<Rabbit> rabbitList;// 兔子寿命private final int lifeSpan;// 兔子繁殖年龄private final int breedAge;// 兔子每次繁殖数量private final int everyBreedNum;public RabbitHome(List<Rabbit> rabbitList, int lifeSpan, int breedAge, int everyBreedNum) {this.rabbitList = rabbitList;this.lifeSpan = lifeSpan;this.breedAge = breedAge;this.everyBreedNum = everyBreedNum;}/*** 添加兔子** @param rabbit 兔子*/public void addRabbit(Rabbit rabbit) {rabbitList.add(rabbit);}/*** 移除兔子** @param rabbit 兔子*/public void removeRabbit(Rabbit rabbit) {rabbitList.remove(rabbit);}/*** 获取兔子数量** @param months 第几个月* @return 窝里兔子数量*/public int getRabbitCount(int months) {if (months < 1) {return rabbitList.size();}for (int i = 0; i < months; i++) {for (Rabbit rabbit : rabbitList) {// 成长rabbit.grow();// 繁殖if (rabbit.age >= breedAge) {rabbit.breed(this, everyBreedNum);}// 死亡if (rabbit.age == lifeSpan) {rabbit.die(this);}}}return rabbitList.size();}}/*** 兔子窝工厂*/static class RabbitHomeFactory {/*** 创建兔子窝** @param initialRabbitNum 开始兔子数量* @param lifeSpan 寿命* @param breedAge 繁殖年龄* @param everyBreedNum 每次繁殖数量* @return 兔子窝*/public static RabbitHome create(int initialRabbitNum, int lifeSpan, int breedAge, int everyBreedNum) {if (initialRabbitNum < 1 || lifeSpan < 1 || breedAge < 1 || everyBreedNum < 1) {throw new IllegalArgumentException("存在参数小于1");}List<Rabbit> rabbitList = new CopyOnWriteArrayList<>();for (int i = 0; i < initialRabbitNum; i++) {rabbitList.add(new Rabbit(0));}return new RabbitHome(rabbitList, lifeSpan, breedAge, everyBreedNum);}}/*** 兔子*/static class Rabbit {// 年龄private int age;public Rabbit(int age) {this.age = age;}/*** 成长*/public void grow() {age++;}/*** 繁殖** @param rabbitHome 兔子窝* @param everyBreedNum 每次繁殖数量*/public void breed(RabbitHome rabbitHome, int everyBreedNum) {for (int i = 0; i < everyBreedNum; i++) {rabbitHome.addRabbit(new Rabbit(0));}}/*** 死亡** @param rabbitHome 兔子窝*/public void die(RabbitHome rabbitHome) {rabbitHome.removeRabbit(this);}}
}