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  • 递归——汉诺塔和树的遍历

    递归是把问题转化为规模缩小的同类问题,然后迭代调用函数(或过程)求得问题的解。递归函数就是直接或间接调用自身的函数。

    递归两要素:递归关系和递归边界(终止条件)递归关系确定了迭代的层次结构,需要深入了解并分解问题;终止条件保证了程序的有穷性。

    递归的应用有很多,常见的包括:阶乘运算、斐波那契数列、汉诺塔、数的遍历,还有大名鼎鼎的快排等等。理论上,递归问题都可以由多层循环来实现。递归的每次调用都会消耗一定的栈空间,效率要稍低于循环实现,但递归使函数更加简洁,极大地增加了程序的可读性。这里介绍汉诺塔和树的遍历两种应用。

    汉诺塔(hanoi)

    有三根相邻的柱子,标号为A,B,C,A柱子上从下到上按金字塔状叠放着n个不同大小的圆盘,要把所有盘子一个一个移动到柱子C上,并且每次移动同一根柱子上都不能出现大盘子在小盘子上方。

    image

    递归规则:先把a上的n-1个搬到b上,再把a上第n个搬到c,然后把b上的n-1个搬到c上;终止条件是n=0。

    /*
     *作者:侯凯
     *说明:目标:把n个盘子从a往c搬
     *日期:2013-12-18
     */
    void hanoi(int n, char a,char b,char c)
    {
        if(n>0)
        {
            hanoi(n-1,a,c,b);
            cout<<a<<"->"<<c<<endl;
            hanoi(n-1,b,a,c);
        }
    }
    
    void main()
    {
        hanoi(4,'A','B','C');
    }

    这样程序便十分简洁的实现了看似复杂的功能,下面再看一个经典的问题:遍历二叉树

    二叉树的遍历是指从根节点出发,按照某种次序依次访问二叉树中的所有结点,使得每个结点被访问一次且仅被访问一次。遍历方法有四种:前序遍历(先访问根节点,然后前序遍历左子树,最后前序遍历右子树)、中序遍历(左子树->根节点->右子树)、后序遍历(左子树->右子树->根节点)和层序遍历(每一层自左向右,各层自上向下访问)。

    可见前三种遍历方法的定义就体现了递归的思想,算法实现如下:

    //前序遍历
    void PreorderTra(BiTree T)
    {
        if(T == NULL)
        {
            return;
        }
        printf("%c",T->data);//输出结点数据,可更改为其他对结点的操作
        PreorderTra(T->lchild);//前序遍历左子树
        PreorderTra(T->rchild);//前序遍历右子树
    }
    
    //中序遍历
    void InorderTra(BiTree T)
    {
        if(T == NULL)
        {
            return;
        }
        InorderTra(T->lchild);//中序遍历左子树
        printf("%c",T->data);//输出结点数据,可更改为其他对结点的操作
        InorderTra(T->rchild);//中序遍历右子树
    }
    
    //后序遍历
    void PostorderTra(BiTree T)
    {
        if(T == NULL)
        {
            return;
        }
        PostorderTra(T->lchild);//后序遍历左子树
        PostorderTra(T->rchild);//后序遍历右子树
        printf("%c",T->data);//输出结点数据,可更改为其他对结点的操作
    }

    其中二叉树的结构如下:

    typedef struct BiTNode
    {
        ElemType data;
        struct BiTNode *lchild,*rchild;
    }BitNode,*BiTree;
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