Como documentar fundamentos de ciência da computação em Ciência da Computação

Considerando um programa recursivo que calcula o N-ésimo número de Fibonacci (F(N)), onde F(0)=0 e F(1)=1, explique detalhadamente como a memoização pode ser aplicada para otimizar o desempenho desse programa. Sua explicação deve incluir:

1.  **Identificação do problema:** Qual o principal problema de desempenho da implementação recursiva ingênua?
2.  **Mecanismo da memoização:** Como a memoização funciona para resolver esse problema?
3.  **Estrutura de dados:** Que tipo de estrutura de dados é comumente utilizada para armazenar os resultados memoizados e por quê?
4.  **Algoritmo modificado:** Apresente um pseudocódigo ou descrição passo a passo do algoritmo recursivo de Fibonacci com memoização, destacando as alterações em relação à versão original.
5.  **Análise de complexidade:** Compare a complexidade de tempo assintótica da versão recursiva ingênua com a versão memoizada, justificando a diferença.

Seu objetivo é fornecer uma explicação didática e completa, adequada para um estudante de Fundamentos de Ciência da Computação.