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  • 递归算法与优化后的算法对比

    前段时间看了《【面试】——反应迟钝的递归》中的三个递归算法,斐波那契数列优化后的算法思路确实不错,但是后面2个数列用递归的话,个人感觉有点得不偿失。能不用递归的话,尽量不用,因为有些算法完全可以用数学来解决。因此,本文中将这三个数列的最终算法总结如下。

    1、计算数组1,1,2,3,5,8,13...第30位的值

    递归算法如下:

            public static int CalculateFibonacciSequence(int index)
            {
                if (index <= 0)
                {
                    return 0;
                }

                if (index == 1 || index == 2)
                {
                    return 1;
                }

                return CalculateFibonacciSequence(index - 1) + CalculateFibonacciSequence(index - 2);
            }

    用递归算法来计算的话,有很多重复性的操作,采用数组相对来说,效率更高,最终算法如下:

            public static int CalculateFibonacciSequence(int index)
            {
                if (index <= 0)
                {
                    return 0;
                }

                if (index == 1 || index == 2)
                {
                    return 1;
                }

                int[] fibonacciArray = new int[index];
                fibonacciArray[0] = 1;
                fibonacciArray[1] = 1;

                for (int innerIndex = 2; innerIndex < fibonacciArray.Length; innerIndex++)
                {
                    fibonacciArray[innerIndex] = fibonacciArray[innerIndex - 1] + fibonacciArray[innerIndex - 2];
                }

                return fibonacciArray[index - 1];
            }

    对于斐波那契数列,通用公式为Fn=F(n-1)+F(n-2)(n>=2,n∈N*),直接循环计算一次就可以获得所需的值。

    2、计算1+2+3+4+...+n的值

    递归算法如下:

            public static int CalculateNumberSequenceCount(int index)
            {
                if (index <= 0)
                {
                    return 0;
                }

                return CalculateNumberSequenceCount(index - 1) + index;
            }

    当数字(index)很大时,用上面的递归算法肯定是有问题的,我们看下最终的算法,如下所示:

            public static int CalculateNumberSequenceCount(int index)
            {
                if (index <= 0)
                {
                    return 0;
                }

                return index * (index + 1) / 2;
            }

    对于1+2+3+4+...+n,完全是高中数学的等差数列求和的一个特例。1+2+3+4+......+n等于(首项+末项)*项数/2,所以结果为n(n+1)/2 。这个完全可以不用递归来进行计算,公式套用一下就解决了。

    3、计算1-2+3-4+5-6+7+...+n的值

    递归算法如下:

            public static int CalculateNumberSequence(int index)
            {
                if (index <= 0)
                {
                    return 0;
                }

                return index % 2 == 0 ? CalculateNumberSequence(index - 1) - index : CalculateNumberSequence(index - 1) + index;
            }

    对于1-2+3-4+5-6+7+...+n,可以分为2种情况,分别为:

    (1)当n是偶数时,1-2+3-4+5-6+7+...+n=(1-2)+(3-4)+(5-6)+……+[(n-1)-n]

                                                                =-1×(n/2)

                                                                =-n/2

    (2)当n是奇数时,1-2+3-4+5-6+7+...+n=(1-2)+(3-4)+(5-6)+……+[(n-2)-(n-1)]+n

                                                                =-1×(n-1)/2 +n

                                                                =(n+1)/2

    因此,最终的算法如下:

            public static int CalculateCrossNumberSequence(int index)
            {
                if (index <= 0)
                {
                    return 0;
                }

                return index % 2 == 0 ? -index / 2 : (index + 1) / 2;
            }

    能够用数学解决的问题,尽量不要用递归来进行计算。当然,很多情况还是需要用递归的。这里并不是说递归算法不好,只能说具体问题采用最优方式来解决才是最终的方案,希望对各位有所帮助。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/jasenkin/p/recursion_math_algorithm_comparion.html
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