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Pythonで再帰的な関数を利用してフィボナッチ数列を実装する方法を現役エンジニアが解説【初心者向け】
田島悠介
大石ゆかり
田島悠介
大石ゆかり
フィボナッチ数列とは
再帰的な関数を利用してフィボナッチ数列を実装してみよう
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大石ゆかり
田島悠介
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ウェブデザインに黄金比やフィボナッチ数列など数学的な要素を取り入れる方法
数学ははるか昔から今日まで芸術や建築のデザインに利用されてきました。しかし、ウェブデザインではあまり利用されていませんでした。数学はクリエイティブなデザインを生産するツールです。これはすべてのデザインを数学に頼るものではなく、数学を友人としてみなすべきであるということです。
ここで紹介する数学的な要素は、すぐに実践できるようにすべてPSDファイルとしてダウンロードすることができます。
※PSDファイルは元記事にてダウンロード可です。
1. 黄金比(黄金四角形)
2. フィボナッチ数列
フィボナッチ数列を使用する際、ある特定の固定された幅のレイアウトでは注意が必要です。例えばページ幅を1,000pxとした場合、フィボナッチ数列を使用することが難しくなります。
ウェブのレイアウトにフィボナッチ数列を使用した理想的な数値には610px, 987px, 1,597pxがあり、これらの数値からおよその値を選択することになるでしょう。
フィボナッチ数列の一般項を計算する(※ただし有理数に限る)
さて、この FibNum こと Rational の二要素からなるタプルは、左に \( \sqrt \) が付かない項を、右に \( \sqrt \) フィボナッチ数 フィボナッチ数 が付く項を格納することしよう。つまり (1, 1) と書けば \( 1 + \sqrt \) フィボナッチ数 のこと。 (0, 1) と書けば \( \sqrt \) のこと。 (フィボナッチ数 1 % 2, 1 % 3) と書けば \( \frac + \frac \sqrt \) のことを表す。
式を書き下す
OK。さすがにちょっと見づらいがまあ仕方ない。でも fibDiv として素直に除算を除算のまま書き下してしまった。除算は \( 0 フィボナッチ数 \) で割れないとか面倒なこともあるので、乗算の形にしておきたい。
まず、 (1, 1) `fibDiv` (2, 0) は要するに \( \frac> \) のことだが、こんなものは \( \frac + \frac\sqrt \)、つまり (1 % 2, 1 % 2) としてしまえば良い。
後ろ側の \( フィボナッチ数 \sqrt \) で割る処理は、逆数であるところの \( \frac<\sqrt> \) 、つまり \( \frac<\sqrt> \) を掛ければ良い。\( \frac<\sqrt> \) ってことは \( 0 + \frac\sqrt \) だから、ここでの表現では (0, 1 % 5) ってことだ。
演算子を実装する : 累乗
\( n \) が大きいとそのまま \(n – 1\) 回の乗算をすることになってちょっとばかり遅い。二乗の結果が使えるところはどんどんそれを使って計算させることにしよう。乗算の回数が最大でも \( 2 \log \) 回で済む。
演算子を実装する : 乗算
FibNum の乗算とは何かと言うと、\( (a + b\sqrt)(c + d\sqrt) \) ってことで、つまり、
\begin & & (a + b\sqrt)(c + d\sqrt) \\ &=& ac + ad\sqrt + bc\sqrt + 5bd \\ &=& (ac + 5bd) + (ad + bc)\sqrt \end
【話ネタ】自然界に隠されていた「数」に気付いてしまった天才“フィボナッチ”
<カタツムリ>
<貝>
<ゼンマイ>
<台風>
<銀河>
<DNA構造 ※実際に見た人はいない>
身体のパーツ
ヒトの身体も各所で フィボナッチ数に則っている と言えるかもしれません。
「頭部」は1つ、
頭部の正面には「目」が2つ、
目の上にはそれぞれ「眉毛」が2つ、いや正確には左右2箇所!
「1」「2」という数字が比較的多く、「5」「8」という数字も出てきましたね 。
そして、詳しく調べたわけではないのですが、 フィボナッチ数は美しいだけではなく効率が良い のかもしれません。
耳はよく音を拾えるように螺旋のような形をしていて、その内部にはさらに振動を効率良く中枢神経に伝える “らせん状”のうずまき管 という部分があると、学校で習いましたよね。
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