递归(Recursion)

递归的概念

简单的说: 递归就是方法自己调用自己,每次调用时传入不同的变量.递归有助于编程者解决复杂的问题,同时

可以让代码变得简洁。

递归调用机制

代码实现简单递归

点击查看代码

package com.atguigu.recursion;

public class RecursionTest {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		//通过打印问题，回顾递归调用机制
		test(4);
		
		//int res = factorial(3);
		//System.out.println("res=" + res);
	}
	//打印问题. 
	public static void test(int n) {
		if (n > 2) {
			test(n - 1);
		} //else {
			System.out.println("n=" + n);
		// }
	}
	//阶乘问题
	public static int factorial(int n) {
		if (n == 1) { 
			return 1;
		} else {
			return factorial(n - 1) * n; // 1 * 2 * 3
		}
	}


}

递归能解决什么样的问题

递归用于解决什么样的问题

1) 各种数学问题如: 8 皇后问题 , 汉诺塔, 阶乘问题, 迷宫问题, 球和篮子的问题(google 编程大赛)

2) 各种算法中也会使用到递归，比如快排，归并排序，二分查找，分治算法等.

3) 将用栈解决的问题-->第归代码比较简洁

递归需要遵守的重要规则

1) 执行一个方法时，就创建一个新的受保护的独立空间(栈空间)

2) 方法的局部变量是独立的，不会相互影响, 比如 n 变量

3) 如果方法中使用的是引用类型变量(比如数组)，就会共享该引用类型的数据.

4) 递归必须向退出递归的条件逼近，否则就是无限递归,出现 StackOverflowError，死龟了:)

5) 当一个方法执行完毕，或者遇到 return，就会返回，遵守谁调用，就将结果返回给谁，同时当方法执行完毕或

者返回时，该方法也就执行完毕

递归-迷宫问题(代码实现)

点击查看代码

public class MiGong {

	public static void main(String[] args) {
		// 先创建一个二维数组，模拟迷宫
		// 地图
		int[][] map = new int[8][7];
		// 使用1 表示墙
		// 上下全部置为1
		for (int i = 0; i < 7; i++) {
			map[0][i] = 1;
			map[7][i] = 1;
		}

		// 左右全部置为1
		for (int i = 0; i < 8; i++) {
			map[i][0] = 1;
			map[i][6] = 1;
		}
		//设置挡板, 1 表示
		map[3][1] = 1;
		map[3][2] = 1;
//		map[1][2] = 1;
//		map[2][2] = 1;
		
		// 输出地图
		System.out.println("地图的情况");
		for (int i = 0; i < 8; i++) {
			for (int j = 0; j < 7; j++) {
				System.out.print(map[i][j] + " ");
			}
			System.out.println();
		}
		
		//使用递归回溯给小球找路
		//setWay(map, 1, 1);
		setWay2(map, 1, 1);
		
		//输出新的地图, 小球走过，并标识过的递归
		System.out.println("小球走过，并标识过的 地图的情况");
		for (int i = 0; i < 8; i++) {
			for (int j = 0; j < 7; j++) {
				System.out.print(map[i][j] + " ");
			}
			System.out.println();
		}
		
	}
	
	//使用递归回溯来给小球找路
	//说明
	//1. map 表示地图
	//2. i,j 表示从地图的哪个位置开始出发 (1,1)
	//3. 如果小球能到 map[6][5] 位置，则说明通路找到.
	//4. 约定： 当map[i][j] 为 0 表示该点没有走过 当为 1 表示墙  ； 2 表示通路可以走 ； 3 表示该点已经走过，但是走不通
	//5. 在走迷宫时，需要确定一个策略(方法) 下->右->上->左 , 如果该点走不通，再回溯
	/**
	 * 
	 * @param map 表示地图
	 * @param i 从哪个位置开始找
	 * @param j 
	 * @return 如果找到通路，就返回true, 否则返回false
	 */
	public static boolean setWay(int[][] map, int i, int j) {
		if(map[6][5] == 2) { // 通路已经找到ok
			return true;
		} else {
			if(map[i][j] == 0) { //如果当前这个点还没有走过
				//按照策略 下->右->上->左  走
				map[i][j] = 2; // 假定该点是可以走通.
				if(setWay(map, i+1, j)) {//向下走
					return true;
				} else if (setWay(map, i, j+1)) { //向右走
					return true;
				} else if (setWay(map, i-1, j)) { //向上
					return true;
				} else if (setWay(map, i, j-1)){ // 向左走
					return true;
				} else {
					//说明该点是走不通，是死路
					map[i][j] = 3;
					return false;
				}
			} else { // 如果map[i][j] != 0 , 可能是 1， 2， 3
				return false;
			}
		}
	}
	
	//修改找路的策略，改成 上->右->下->左
	public static boolean setWay2(int[][] map, int i, int j) {
		if(map[6][5] == 2) { // 通路已经找到ok
			return true;
		} else {
			if(map[i][j] == 0) { //如果当前这个点还没有走过
				//按照策略 上->右->下->左
				map[i][j] = 2; // 假定该点是可以走通.
				if(setWay2(map, i-1, j)) {//向上走
					return true;
				} else if (setWay2(map, i, j+1)) { //向右走
					return true;
				} else if (setWay2(map, i+1, j)) { //向下
					return true;
				} else if (setWay2(map, i, j-1)){ // 向左走
					return true;
				} else {
					//说明该点是走不通，是死路
					map[i][j] = 3;
					return false;
				}
			} else { // 如果map[i][j] != 0 , 可能是 1， 2， 3
				return false;
			}
		}
	}

}

对迷宫问题的讨论

1) 小球得到的路径，和程序员设置的找路策略有关即：找路的上下左右的顺序相关

2) 再得到小球路径时，可以先使用(下右上左)，再改成(上右下左)，看看路径是不是有变化

3) 测试回溯现象

递归-八皇后问题(回溯算法)

八皇后问题，是一个古老而著名的问题，是回溯算法的典型案例。该问题是国际西洋棋棋手马克斯·贝瑟尔于

1848 年提出：在 8×8 格的国际象棋上摆放八个皇后，使其不能互相攻击，即：任意两个皇后都不能处于同一行、

同一列或同一斜线上，问有多少种摆法(92)。

八皇后问题算法思路分析

1) 第一个皇后先放第一行第一列

2) 第二个皇后放在第二行第一列、然后判断是否 OK， 如果不 OK，继续放在第二列、第三列、依次把所有列都

放完，找到一个合适

3) 继续第三个皇后，还是第一列、第二列……直到第 8 个皇后也能放在一个不冲突的位置，算是找到了一个正确

解

4) 当得到一个正确解时，在栈回退到上一个栈时，就会开始回溯，即将第一个皇后，放到第一列的所有正确解，

全部得到.

5) 然后回头继续第一个皇后放第二列，后面继续循环执行 1,2,3,4 的步骤

6) 示意图:

说明：

理论上应该创建一个二维数组来表示棋盘，但是实际上可以通过算法，用一个一维数组即可解决问题. arr[8] =

{0 , 4, 7, 5, 2, 6, 1, 3} //对应 arr 下标 表示第几行，即第几个皇后，arr[i] = val , val 表示第 i+1 个皇后，放在第 i+1

行的第 val+1 列

八皇后问题算法代码实现

点击查看代码

public class Queue8 {

	//定义一个max表示共有多少个皇后
	int max = 8;
	//定义数组array, 保存皇后放置位置的结果,比如 arr = {0 , 4, 7, 5, 2, 6, 1, 3} 
	int[] array = new int[max];
	static int count = 0;
	static int judgeCount = 0;
	public static void main(String[] args) {
		//测试一把 ， 8皇后是否正确
		Queue8 queue8 = new Queue8();
		queue8.check(0);
		System.out.printf("一共有%d解法", count);
		System.out.printf("一共判断冲突的次数%d次", judgeCount); // 1.5w
		
	}
	
	
	
	//编写一个方法，放置第n个皇后
	//特别注意： check 是 每一次递归时，进入到check中都有  for(int i = 0; i < max; i++)，因此会有回溯
	private void check(int n) {
		if(n == max) {  //n = 8 , 其实8个皇后就既然放好
			print();
			return;
		}
		
		//依次放入皇后，并判断是否冲突
		for(int i = 0; i < max; i++) {
			//先把当前这个皇后 n , 放到该行的第1列
			array[n] = i;
			//判断当放置第n个皇后到i列时，是否冲突
			if(judge(n)) { // 不冲突
				//接着放n+1个皇后,即开始递归
				check(n+1); //  
			}
			//如果冲突，就继续执行 array[n] = i; 即将第n个皇后，放置在本行得 后移的一个位置
		}
	}
	
	//查看当我们放置第n个皇后, 就去检测该皇后是否和前面已经摆放的皇后冲突
	/**
	 * 
	 * @param n 表示第n个皇后
	 * @return
	 */
	private boolean judge(int n) {
		judgeCount++;
		for(int i = 0; i < n; i++) {
			// 说明
			//1. array[i] == array[n]  表示判断 第n个皇后是否和前面的n-1个皇后在同一列
			//2. Math.abs(n-i) == Math.abs(array[n] - array[i]) 表示判断第n个皇后是否和第i皇后是否在同一斜线
			// n = 1  放置第 2列 1 n = 1 array[1] = 1
			// Math.abs(1-0) == 1  Math.abs(array[n] - array[i]) = Math.abs(1-0) = 1
			//3. 判断是否在同一行, 没有必要，n 每次都在递增
			if(array[i] == array[n] || Math.abs(n-i) == Math.abs(array[n] - array[i]) ) {
				return false;
			}
		}
		return true;
	}
	
	//写一个方法，可以将皇后摆放的位置输出
	private void print() {
		count++;
		for (int i = 0; i < array.length; i++) {
			System.out.print(array[i] + " ");
		}
		System.out.println();
	}

}