遞歸思想及幾個經典題目


什么是遞歸

在程序中,所謂的遞歸,就是函數自己直接或間接的調用自己。調用自己分兩種:

  1. 直接調用自己

  2. 間接調用自己

就遞歸而言最重要的就是跳出結構,因為跳出了才可以有結果.

化歸思想

化歸思想:將一個問題由難化易,由繁化簡,由復雜化簡單的過程稱為化歸,它是轉化和歸結的簡稱。

遞歸思想就是將一個問題轉換為一個已解決的問題來實現

幾個經典題目

斐波那契數列

斐波那契數列的排列是:0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144……依次類推下去,你會發現,它后一個數等於前面兩個數的和。在這個數列中的數字,就被稱為斐波那契數。

遞歸思想:一個數等於前兩個數的和。(這並不是廢話,這是執行思路)

首先分析數列的遞歸表達式: 

 

 

可以看到,遞歸寫法簡單優美,省去考慮很多邊界條件的時間。當然,遞歸算法會保存很多的臨時數據,類似於堆棧的過程,如果棧深太深,就會造成內存用盡,程序崩潰的現象。Java為每個線程分配了棧大小,如果棧大小溢出,就會報錯,這時候還是選擇遞推好一點。

觀察下面的執行過程也會發現,本程序並沒有保存每次的運算結果,第三行的F(7)就執行了兩次,下層的F(1),F(2)的次數更是指數級增長。這也是本程序的一個弊端。

斐波那契執行過程:

斐波那契數列的遞歸寫法.png

階乘

遞歸思想:n! = n * (n-1)! (直接看公式吧)

首先分析數列的遞歸表達式: 

 

  

代碼實現:

package 遞歸;

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		for(int i = 1;i<=10;i++){
			System.out.print(fun(i)+" "); 
			//1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 
		}
		
		System.out.println(fun1(4)); //24
		
	}
	/*斐波那契數列的遞歸寫法:
	 * 第三項開始,往后每一項是前兩項之和。*/
//	公式:
	public static int fun(int a){
		if(a==1){ 
			return 1; 
		}else if(a==2){
			return 2; 
		}
		return fun(a-1)+fun(a-2);
	}
	
//階乘的遞歸寫法:
	public static int fun1(int i){
		if(i==1){
			return 1;
		}
		return i*fun1(i-1);
	}
}

  

 

倒序輸出一個正整數

例如給出正整數 n=12345,希望以各位數的逆序形式輸出,即輸出54321。

遞歸思想:首先輸出這個數的個位數,然后再輸出前面數字的個位數,直到之前沒數字。

首先分析數列的遞歸表達式: 

 

代碼如下:

 1 /**
 2  * 倒序輸出正整數的各位數
 3  * @param n
 4  */
 5 void printDigit(int n){
 6     System.out.print(n%10);
 7     if (n > 10){
 8         printDigit(n/10);
 9     }
10 }

漢諾塔

超經典了的遞歸解決問題了:

法國數學家愛德華·盧卡斯曾編寫過一個印度的古老傳說:在世界中心貝拿勒斯(在印度北部)的聖廟里,一塊黃銅板上插着三根寶石針。印度教的主神梵天在創造世界的時候,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,總有一個僧侶在按照下面的法則移動這些金片:一次只移動一片,不管在哪根針上,小片必須在大片上面。僧侶們預言,當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,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於盡。

數學描述就是:

有三根桿子X,Y,Z。X桿上有N個(N>1)穿孔圓盤,盤的尺寸由下到上依次變小。要求按下列規則將所有圓盤移至Y桿: 
1. 每次只能移動一個圓盤; 
2. 大盤不能疊在小盤上面。

遞歸思想: 
1. 將X桿上的n-1個圓盤都移到空閑的Z桿上,並且滿足上面的所有條件 
2. 將X桿上的第n個圓盤移到Y上 
3. 剩下問題就是將Z桿上的n-1個圓盤移動到Y上了

公式描述有點麻煩,用語言描述下吧: 
1. 以Y桿為中介,將前n-1個圓盤從X桿挪到Z桿上(本身就是一個n-1的漢諾塔問題了!) 
2. 將第n個圓盤移動到Y桿上 
3. 以X桿為中介,將Z桿上的n-1個圓盤移到Y桿上(本身就是一個n-1的漢諾塔問題了!)

代碼如下:

 1 /**
 2  * 漢諾塔
 3  *      有柱子 x z y,最終將x上的n個圓盤借助z移動到y上
 4  *      遞歸思想:
 5  *          1.將x上的n-1個放入到z上,借助y
 6  *          2.將x上的n圓盤放到y上
 7  *          3.將z上的n-1個圓盤放入y
 8  * @param n
 9  * @param from
10  * @param tmp
11  * @param to
12  */
13 void hanoi(int n,char from,char tmp,char to){
14     if (n>0) {
15         hanoi(n - 1, from, to, tmp);
16         System.out.println("take " + n + " from " + from + " to " + to);
17         hanoi(n - 1, tmp, from, to);
18     }
19 }

執行過程:

漢諾塔的遞歸寫法.jpg

如果一秒鍾移動一次,世界毀滅需要多長時間呢?5845.54億年以上,而地球存在至今不過45億年,地球現在還是很安全的。

排列問題

輸入一個字符串,打印出該字符串中字符的所有排列。例如輸入字符串abc,則輸出由字符a、b、c所能排列出來的所有字符串abc、acb、bac、bca、cab和cba。

遞歸思想: 
假如針對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

 1 /**
 2  * 產生排列組合的遞歸寫法
 3  * @param t     數組
 4  * @param k     起始排列值
 5  * @param n     數組長度
 6  */
 7 void pai(int[] t, int k, int n){
 8     if (k == n-1){//輸出這個排列
 9         for (int i = 0; i < n; i++) {
10             System.out.print(t[i] + " ");
11         }
12         System.out.println();
13     }else {
14         for (int i = k; i < n; i++) {
15             int tmp = t[i]; t[i] = t[k]; t[k] = tmp;//一次挑選n個字母中的一個,和前位置替換
16             pai(t, k+1, n);                      //再對其余的n-1個字母一次挑選
17             tmp = t[i]; t[i] = t[k]; t[k] = tmp;    //再換回來
18         }
19     }
20 }

本題用遞歸算法很巧妙,省去了用普通方法時保存數據狀態的繁瑣操作!

 

使用遞歸遍歷所有的后代元素

 1     <script>
 2         //需求:給頁面中所有的元素添加一個邊框  1px solid pink
 3         //DOM中,沒有提供直接獲取后代元素的API,但是可以通過childNodes來獲取所有的子節點
 4         window.onload = function () {
 5 
 6             //1.第一次調用時獲取body的所有子元素,會把所有的子元素全部放到result里面
 7             //2.每放進去一個 就找這個子元素的所有子元素  有返回值
 8             //3.把這個返回值和我們存當前子元素的數組拼接起來 就變成了 子元素 和 孫子元素的集合
 9 
10             var arr = getChildNode(document.body);
11             
12             for (var i = 0; i < arr.length; i++) {
13                 var child = arr[i];
14                 child.style.border= "1px solid pink";
15             }
16 
17             function getChildNode(node){
18                 //先找子元素
19                 var nodeList = node.childNodes;
20                 var result = [];
21                 //在用子元素再找子元素  這里就可以遞歸了
22                 //for循環中的條件,就充當了結束的條件
23                 for (var i = 0; i < nodeList.length; i++) {
24                     var childNode = nodeList[i];
25                     //childNode獲取到到的節點包含了各種類型的節點
26                     //但是我們只需要元素節點  通過nodeType去判斷當前的這個節點是不是元素節點
27                     if(childNode.nodeType == 1){
28                         result.push(childNode);
29                         var temp = getChildNode(childNode);
30                         result = result.concat(temp);
31                     }
32                 }
33                 return result;
34             }
35         }
36     </script>

 

 

本文大體摘自:https://blog.csdn.net/qq_34039315/article/details/78679029


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