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程序员诠释递归,Java高级算法视频教程

更新时间:2019-08-11 09:00:00 来源:极悦 浏览2598次

  什么是递归

  百度百科:程序调用自身的编程技巧称为递归(recursion)。

  递归问题分析的核心

  一个合法的递归定义包含两个部分:基础情况和递归部分。

  分析一个递归问题就是列出递归定义表达式的过程。

  上面那个电影院排数的问题表达式可以列为:

  image.png

  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:

  image.png

  代码如下:

image.png

  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:

  image.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:

  image.png

  代码如下:

image.png

  执行过程如下:

  image.png

  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

 image.png

  代码如下:

image.png

  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:

image.png

  执行过程:

image.png

  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

image.png

  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!

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