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  • 递归思想及几个经典题目

    什么是递归

    在程序中,所谓的递归,就是函数自己直接或间接的调用自己。调用自己分两种:

    1. 直接调用自己

    2. 间接调用自己

    就递归而言最重要的就是跳出结构,因为跳出了才可以有结果.

    化归思想

    化归思想:将一个问题由难化易,由繁化简,由复杂化简单的过程称为化归,它是转化和归结的简称。

    递归思想就是将一个问题转换为一个已解决的问题来实现

    几个经典题目

    斐波那契数列

    斐波那契数列的排列是:0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144……依次类推下去,你会发现,它后一个数等于前面两个数的和。在这个数列中的数字,就被称为斐波那契数。

    递归思想:一个数等于前两个数的和。(这并不是废话,这是执行思路)

    首先分析数列的递归表达式: 

     

    可以看到,递归写法简单优美,省去考虑很多边界条件的时间。当然,递归算法会保存很多的临时数据,类似于堆栈的过程,如果栈深太深,就会造成内存用尽,程序崩溃的现象。Java为每个线程分配了栈大小,如果栈大小溢出,就会报错,这时候还是选择递推好一点。

    观察下面的执行过程也会发现,本程序并没有保存每次的运算结果,第三行的F(7)就执行了两次,下层的F(1),F(2)的次数更是指数级增长。这也是本程序的一个弊端。

    斐波那契执行过程:

    斐波那契数列的递归写法.png

    阶乘

    递归思想:n! = n * (n-1)! (直接看公式吧)

    首先分析数列的递归表达式: 

     

      

    代码实现:

    package 递归;
    
    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
    		
    	}
    	/*斐波那契数列的递归写法:
    	 * 第三项开始,往后每一项是前两项之和。*/
    //	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);
    	}
    	
    //阶乘的递归写法:
    	public static int fun1(int i){
    		if(i==1){
    			return 1;
    		}
    		return i*fun1(i-1);
    	}
    }
    

      

    倒序输出一个正整数

    例如给出正整数 n=12345,希望以各位数的逆序形式输出,即输出54321。

    递归思想:首先输出这个数的个位数,然后再输出前面数字的个位数,直到之前没数字。

    首先分析数列的递归表达式: 

     

    代码如下:

     1 /**
     2  * 倒序输出正整数的各位数
     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 }

    汉诺塔

    超经典了的递归解决问题了:

    法国数学家爱德华·卢卡斯曾编写过一个印度的古老传说:在世界中心贝拿勒斯(在印度北部)的圣庙里,一块黄铜板上插着三根宝石针。印度教的主神梵天在创造世界的时候,在其中一根针上从下到上地穿好了由大到小的64片金片,这就是所谓的汉诺塔。不论白天黑夜,总有一个僧侣在按照下面的法则移动这些金片:一次只移动一片,不管在哪根针上,小片必须在大片上面。僧侣们预言,当所有的金片都从梵天穿好的那根针上移到另外一根针上时,世界就将在一声霹雳中消灭,而梵塔、庙宇和众生也都将同归于尽。

    数学描述就是:

    有三根杆子X,Y,Z。X杆上有N个(N>1)穿孔圆盘,盘的尺寸由下到上依次变小。要求按下列规则将所有圆盘移至Y杆: 
    1. 每次只能移动一个圆盘; 
    2. 大盘不能叠在小盘上面。

    递归思想: 
    1. 将X杆上的n-1个圆盘都移到空闲的Z杆上,并且满足上面的所有条件 
    2. 将X杆上的第n个圆盘移到Y上 
    3. 剩下问题就是将Z杆上的n-1个圆盘移动到Y上了

    公式描述有点麻烦,用语言描述下吧: 
    1. 以Y杆为中介,将前n-1个圆盘从X杆挪到Z杆上(本身就是一个n-1的汉诺塔问题了!) 
    2. 将第n个圆盘移动到Y杆上 
    3. 以X杆为中介,将Z杆上的n-1个圆盘移到Y杆上(本身就是一个n-1的汉诺塔问题了!)

    代码如下:

     1 /**
     2  * 汉诺塔
     3  *      有柱子 x z y,最终将x上的n个圆盘借助z移动到y上
     4  *      递归思想:
     5  *          1.将x上的n-1个放入到z上,借助y
     6  *          2.将x上的n圆盘放到y上
     7  *          3.将z上的n-1个圆盘放入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 }

    执行过程:

    汉诺塔的递归写法.jpg

    如果一秒钟移动一次,世界毁灭需要多长时间呢?5845.54亿年以上,而地球存在至今不过45亿年,地球现在还是很安全的。

    排列问题

    输入一个字符串,打印出该字符串中字符的所有排列。例如输入字符串abc,则输出由字符a、b、c所能排列出来的所有字符串abc、acb、bac、bca、cab和cba。

    递归思想: 
    假如针对abc的排列,可以分成 (1)以a开头,加上bc的排列 (2)以b开头,加上ac的排列 (3)以c开头,加上ab的排列

     1 /**
     2  * 产生排列组合的递归写法
     3  * @param t     数组
     4  * @param k     起始排列值
     5  * @param n     数组长度
     6  */
     7 void pai(int[] t, int k, int n){
     8     if (k == n-1){//输出这个排列
     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;//一次挑选n个字母中的一个,和前位置替换
    16             pai(t, k+1, n);                      //再对其余的n-1个字母一次挑选
    17             tmp = t[i]; t[i] = t[k]; t[k] = tmp;    //再换回来
    18         }
    19     }
    20 }

    本题用递归算法很巧妙,省去了用普通方法时保存数据状态的繁琐操作!

    使用递归遍历所有的后代元素

     1     <script>
     2         //需求:给页面中所有的元素添加一个边框  1px solid pink
     3         //DOM中,没有提供直接获取后代元素的API,但是可以通过childNodes来获取所有的子节点
     4         window.onload = function () {
     5 
     6             //1.第一次调用时获取body的所有子元素,会把所有的子元素全部放到result里面
     7             //2.每放进去一个 就找这个子元素的所有子元素  有返回值
     8             //3.把这个返回值和我们存当前子元素的数组拼接起来 就变成了 子元素 和 孙子元素的集合
     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  这里就可以递归了
    22                 //for循环中的条件,就充当了结束的条件
    23                 for (var i = 0; i < nodeList.length; i++) {
    24                     var childNode = nodeList[i];
    25                     //childNode获取到到的节点包含了各种类型的节点
    26                     //但是我们只需要元素节点  通过nodeType去判断当前的这个节点是不是元素节点
    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>

    本文大体摘自:https://blog.csdn.net/qq_34039315/article/details/78679029

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