什么是遞歸
百度百科:程序調(diào)用自身的編程技巧稱為遞歸(recursion)。
遞歸問題分析的核心
一個(gè)合法的遞歸定義包含兩個(gè)部分:基礎(chǔ)情況和遞歸部分。
分析一個(gè)遞歸問題就是列出遞歸定義表達(dá)式的過程。
上面那個(gè)電影院排數(shù)的問題表達(dá)式可以列為:
幾個(gè)經(jīng)典題目
斐波那契數(shù)列
斐波那契數(shù)列的排列是:0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144……依次類推下去,你會(huì)發(fā)現(xiàn),它后一個(gè)數(shù)等于前面兩個(gè)數(shù)的和。在這個(gè)數(shù)列中的數(shù)字,就被稱為斐波那契數(shù)。
遞歸思想:一個(gè)數(shù)等于前兩個(gè)數(shù)的和。(這并不是廢話,這是執(zhí)行思路)
首先分析數(shù)列的遞歸表達(dá)式:
代碼如下:
可以看到,遞歸寫法簡單優(yōu)美,省去考慮很多邊界條件的時(shí)間。當(dāng)然,遞歸算法會(huì)保存很多的臨時(shí)數(shù)據(jù),類似于堆棧的過程,如果棧深太深,就會(huì)造成內(nèi)存用盡,程序崩潰的現(xiàn)象。Java為每個(gè)線程分配了棧大小,如果棧大小溢出,就會(huì)報(bào)錯(cuò),這時(shí)候還是選擇遞推好一點(diǎn)。
觀察下面的執(zhí)行過程也會(huì)發(fā)現(xiàn),本程序并沒有保存每次的運(yùn)算結(jié)果,第三行的F(7)就執(zhí)行了兩次,下層的F(1),F(2)的次數(shù)更是指數(shù)級(jí)增長。這也是本程序的一個(gè)弊端。
斐波那契執(zhí)行過程:
階乘
遞歸思想:n!=n*(n-1)!(直接看公式吧)
首先分析數(shù)列的遞歸表達(dá)式:
代碼如下:
執(zhí)行過程如下:
倒序輸出一個(gè)正整數(shù)
例如給出正整數(shù)n=12345,希望以各位數(shù)的逆序形式輸出,即輸出54321。
遞歸思想:首先輸出這個(gè)數(shù)的個(gè)位數(shù),然后再輸出前面數(shù)字的個(gè)位數(shù),直到之前沒數(shù)字。
首先分析數(shù)列的遞歸表達(dá)式:
代碼如下:
漢諾塔
超經(jīng)典了的遞歸解決問題了:
法國數(shù)學(xué)家愛德華·盧卡斯曾編寫過一個(gè)印度的古老傳說:在世界中心貝拿勒斯(在印度北部)的圣廟里,一塊黃銅板上插著三根寶石針。印度教的主神梵天在創(chuàng)造世界的時(shí)候,在其中一根針上從下到上地穿好了由大到小的64片金片,這就是所謂的漢諾塔。不論白天黑夜,總有一個(gè)僧侶在按照下面的法則移動(dòng)這些金片:一次只移動(dòng)一片,不管在哪根針上,小片必須在大片上面。僧侶們預(yù)言,當(dāng)所有的金片都從梵天穿好的那根針上移到另外一根針上時(shí),世界就將在一聲霹靂中消滅,而梵塔、廟宇和眾生也都將同歸于盡。
數(shù)學(xué)描述就是:
有三根桿子X,Y,Z。X桿上有N個(gè)(N>1)穿孔圓盤,盤的尺寸由下到上依次變小。要求按下列規(guī)則將所有圓盤移至Y桿:
1.每次只能移動(dòng)一個(gè)圓盤;
2.大盤不能疊在小盤上面。
遞歸思想:
1.將X桿上的n-1個(gè)圓盤都移到空閑的Z桿上,并且滿足上面的所有條件
2.將X桿上的第n個(gè)圓盤移到Y(jié)上
3.剩下問題就是將Z桿上的n-1個(gè)圓盤移動(dòng)到Y(jié)上了
公式描述有點(diǎn)麻煩,用語言描述下吧:
1.以Y桿為中介,將前n-1個(gè)圓盤從X桿挪到Z桿上(本身就是一個(gè)n-1的漢諾塔問題了!)
2.將第n個(gè)圓盤移動(dòng)到Y(jié)桿上
3.以X桿為中介,將Z桿上的n-1個(gè)圓盤移到Y(jié)桿上(本身就是一個(gè)n-1的漢諾塔問題了!)
代碼如下:
執(zhí)行過程:
如果一秒鐘移動(dòng)一次,世界毀滅需要多長時(shí)間呢?5845.54億年以上,而地球存在至今不過45億年,地球現(xiàn)在還是很安全的。
排列問題
輸入一個(gè)字符串,打印出該字符串中字符的所有排列。例如輸入字符串a(chǎn)bc,則輸出由字符a、b、c所能排列出來的所有字符串a(chǎn)bc、acb、bac、bca、cab和cba。
遞歸思想:
假如針對(duì)abc的排列,可以分成(1)以a開頭,加上bc的排列(2)以b開頭,加上ac的排列(3)以c開頭,加上ab的排列
本題用遞歸算法很巧妙,省去了用普通方法時(shí)保存數(shù)據(jù)狀態(tài)的繁瑣操作!