А возможны ли вообще нетривиальные циклы при таком правиле? В частности, какие циклы небольших длин возможны и что соответствующее зацикливание последовательности может требовать от её предыдущих членов? Может ли за разными парами следовать одно и то же значение?
Кстати с нулём тут очевидная проблема. Его правильной позиционной записью должна бы быть пустая строка, так что 0, 1 должно продолжаться 2. И вообще я подобные задачи предлагал бы формулировать для т. н. биективных (неудачное название, но лучшего не предложено) систем счисления, имеющих для основания

цифры

(против

для обычных позиционных систем), так что натуральный ряд с нулём в такой троичной системе будет выглядеть
<пустая строка>, 1, 2, 3, 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33, 111, 112, …
Такие системы в данном случае лучше по той очевидной причине, что нельзя добавить к записи числа слева нулей и получить ещё одну запись того же числа, ведущую себя, однако, иначе в указанном правиле.
-- Сб авг 11, 2018 22:33:28 --В частности, в десятичной′ системе (где десятая цифра — A) ваша последовательность будет определена и записана как
ε, 1, 2, 5, 9, 16, 37, 75, 134, 331, 687, 123A, 3139, 6591, 11952, 2A765, 54939, 97926, 174A87, …
а в десятичной будет записана как
0, 1, 2, 5, 9, 16, 37, 75, 134, 331, 687, 1240, 3139, 6591, 11952, 30765, 54939, 97926, 175087, …
-- Сб авг 11, 2018 22:36:02 --Для-и-в унарной′ системе последовательность имеет самый приятный вид:
ε, 1, 1, 11, 111, 11111, 11111111, 1111111111111, 111111111111111111111, 1111111111111111111111111111111111, …
(среди цифр за 1 следует 1), совпадая с обычной последовательностью Фибоначчи.