今天要讲解的数学知识与程序员面试密不可分，很多程序员面试都会被问到该知识。
一、定义
斐波那契数列（Fibonacci sequence）又称黄金分割数列，以兔子繁殖为例子而引入，故又称为“兔子数列”。指的是这样一个数列：0、1、1、2、3、5、8、13、21、34、……，这个数列从第 3 项开始，每一项都等于前两项之和。
在数学上，斐波那契数列以如下被以递推的方法定义：F(0)=0，F(1)=1, F(n)=F(n - 1)+F(n - 2)（n ≥ 2，n ∈ N*）。
斐波那契数列的定义者，是意大利数学家莱昂纳多·斐波那契（Leonardo Fibonacci）。生于公元 1170 年，卒于 1250 年，籍贯是比萨。他被人称作“比萨的莱昂纳多”。1202 年，他撰写了《算盘全书》（Liber Abacci）一书。他是第一个研究了印度和阿拉伯数学理论的欧洲人。他的父亲被比萨的一家商业团体聘任为外交领事，派驻地点于阿尔及利亚地区，莱昂纳多因此得以在一个阿拉伯老师的指导下研究数学。他还曾在埃及、叙利亚、希腊、西西里和普罗旺斯等地研究数学，另外斐波纳契还在计算机C语言程序题中应用广泛。
莱昂纳多·斐波那契
二、通项公式
递推公式
如果设 an 为该数列的第 n 项（
），那么这句话可以写成如下形式：
显然这是一个线性递推数列。
通项公式
⑴
(如上，又称为“比内公式”，是用无理数表示有理数的一个范例。)
注：此时
⑵ an=[(2/√5+1)-1/(√5+1/2)ⁿ]/√5
通项公式推导
方法一：利用特征方程（线性代数解法）
线性递推数列的特征方程为：
解得
则
解得
方法二：待定系数法构造等比数列1（初等代数解法）
设常数
，
使得
则
时，有：
联立以上
个式子，得：
上式可化简得：
那么：
（这是一个以
为首项、以
为末项、
为公比的等比数列的各项的和）。
， 的解为
，
则
方法三：待定系数法构造等比数列（初等代数解法）
得
构造方程
解得
所以：
由(1)、(2)式得：
令：
化简可得：
方法四：母函数法。
对于斐波那契数列
，有
（
）
令
那么有：
因此
.
不难证明：
因此
再利用展开式
于是就可以得
其中
因此可以得到：
与黄金分割的关系
有趣的是，这样一个完全是自然数的数列，通项公式却是用无理数来表达的。而且当
趋向于无穷大时，前一项与后一项的比值越来越逼近黄金分割0.618（或者说后一项与前一项的比值小数部分越来越逼近 0.618）。
越到后面，
的比值越接近黄金比。
三、应用
生活斐波那契
斐波那契数列中的斐波那契数会经常出现在我们的眼前——比如松果、凤梨、树叶的排列、某些花朵的花瓣数（典型的有向日葵花瓣），蜂巢，蜻蜓翅膀，超越数e（可以推出更多），黄金矩形、黄金分割、等角螺线等。
斐波那契数还可以在植物的叶、枝、茎等排列中发现。例如，在树木的枝干上选一片叶子，记其为数 0，然后依序点数叶子（假定没有折损），直到到达与那些叶子正对的位置，则其间的叶子数多半是斐波那契数。叶子从一个位置到达下一个正对的位置称为一个循回。叶子在一个循回中旋转的圈数也是斐波那契数。在一个循回中叶子数与叶子旋转圈数的比称为叶序（源自希腊词，意即叶子的排列）比。多数的叶序比呈现为斐波那契数的比。
黄金分割
随着数列项数的增加，前一项与后一项之比越来越逼近黄金分割的数值 0.6180339887..…
杨辉三角
将杨辉三角左对齐，成如图所示排列，将同一斜行的数加起来，即得一数列 1、1、2、3、5、8、……
公式表示如下：
矩形面积
斐波那契数列与矩形面积的生成相关，由此可以导出一个斐波那契数列的一个性质。
斐波那契数列前几项的平方和可以看做不同大小的正方形，由于斐波那契的递推公式，它们可以拼成一个大的矩形。这样所有小正方形的面积之和等于大矩形的面积。则可以得到如下的恒等式：
质数数量
斐波那契数列的整除性与质数生成性
每3个连续的数中有且只有一个被 2 整除，
每4个连续的数中有且只有一个被 3 整除，
每5个连续的数中有且只有一个被 5 整除，
每6个连续的数中有且只有一个被 8 整除，
每7个连续的数中有且只有一个被 13 整除，
每8个连续的数中有且只有一个被 21 整除，
每9个连续的数中有且只有一个被 34 整除，
.......
我们看到第5、7、11、13、17、23位分别是质数：5，13，89，233，1597，28657（第19位不是）
斐波那契数列的质数无限多吗？
尾数循环
斐波那契数列的个位数：一个60步的循环
11235,83145,94370,77415,61785,38190,
99875,27965,16730,33695,49325,72910…
进一步，斐波那契数列的最后两位数是一个300步的循环，最后三位数是一个1500步的循环，最后四位数是一个15000步的循环，最后五位数是一个150000步的循环。
自然界中巧合
斐波那契数列在自然科学的其他分支，有许多应用。例如，树木的生长，由于新生的枝条，往往需要一段“休息”时间，供自身生长，而后才能萌发新枝。所以，一株树苗在一段间隔，例如一年，以后长出一条新枝；第二年新枝“休息”，老枝依旧萌发；此后，老枝与“休息”过一年的枝同时萌发，当年生的新枝则次年“休息”。这样，一株树木各个年份的枝桠数，便构成斐波那契数列。这个规律，就是生物学上著名的“鲁德维格定律”。
另外，观察延龄草、野玫瑰、南美血根草、大波斯菊、金凤花、耧斗菜、百合花、蝴蝶花的花瓣，可以发现它们花瓣数目具有斐波那契数：3、5、8、13、21……
其中百合花花瓣数目为 3，梅花 5 瓣，飞燕草 8 瓣，万寿菊 13 瓣，向日葵 21 或 34 瓣，雏菊有 34、55 和 89 三个数目的花瓣。
斐波那契螺旋：具有 13 条顺时针旋转和 21 条逆时针旋转的螺旋的蓟的头部
这些植物懂得斐波那契数列吗？应该并非如此，它们只是按照自然的规律才进化成这样。这似乎是植物排列种子的“优化方式”，它能使所有种子具有差不多的大小却又疏密得当，不至于在圆心处挤了太多的种子而在圆周处却又稀稀拉拉。
叶子的生长方式也是如此，对于许多植物来说，每片叶子从中轴附近生长出来，为了在生长的过程中一直都能最佳地利用空间（要考虑到叶子是一片一片逐渐地生长出来，而不是一下子同时出现的），每片叶子和前一片叶子之间的角度应该是 222.5°，这个角度称为“黄金角度”，因为它和整个圆周 360° 之比是黄金分割数0.618033989……的倒数，而这种生长方式就决定了斐波那契螺旋的产生。向日葵的种子排列形成的斐波那契螺旋有时能达到 89，甚至 144 条。
1992 年，两位法国科学家通过对花瓣形成过程的计算机仿真实验，证实了在系统保持最低能量的状态下，花朵会以斐波那契数列长出花瓣。
数字谜题
三角形的三边关系定理和斐波那契数列的一个联系：
现有长为 144 cm 的铁丝，要截成n小段（n>2），每段的长度不小于 1 cm，如果其中任意三小段都不能拼成三角形，则n的最大值为多少？
分析：由于形成三角形的充要条件是任何两边之和大于第三边，因此不构成三角形的条件就是存在两边之和不超过另一边。截成的铁丝最小为 1，因此可以放 2 个 1，第三条线段就是 2（为了使得n最大，因此要使剩下来的铁丝尽可能长，因此每一条线段总是前面的相邻2段之和），依次为：1、1、2、3、5、8、13、21、34、55，以上各数之和为 143，与 144 相差 1，因此可以取最后一段为 56，这时 n 达到最大为 10。
我们看到，“每段的长度不小于 1”这个条件起了控制全局的作用，正是这个最小数1 产生了斐波那契数列，如果把 1 换成其他数，递推关系保留了，但这个数列消失了。这里，三角形的三边关系定理和斐波那契数列发生了一个联系。
在这个问题中，144>143，这个143是斐波那契数列的前
项和，我们是把144超出143的部分加到最后的一个数上去，如果加到其他数上，就有3条线段可以构成三角形了。
影视作品中的斐波那契数列
斐波那契数列在欧美可谓是尽人皆知，于是在电影这种通俗艺术中也时常出现，比如在风靡一时的《达芬奇密码》里它就作为一个重要的符号和情节线索出现，在《魔法玩具城》里又是在店主招聘会计时随口问的问题。可见此数列就像黄金分割一样流行。可是虽说叫得上名，多数人也就背过前几个数，并没有深入理解研究。在电视剧中也出现斐波那契数列，比如：日剧《考试之神》第五回，义嗣做全国模拟考试题中的最后一道数学题~在FOX 热播美剧《Fringe》中更是无数次引用，甚至作为全剧宣传海报的设计元素之一。