• 算法洗脑系列(8篇)——第二篇 递归思想


       今天说说递归思想,在我们编码时,有的时候递归能够让我们的算法更加通俗易懂,并且代码量也是大大的减少。比如我先前的系列中说到了

    关于树的“先序,中序和后序”遍历,那么看看用递归来描叙这个问题是多少的简洁,多么的轻松。

     1 #region 二叉树的先序遍历
    2 /// <summary>
    3 /// 二叉树的先序遍历
    4 /// </summary>
    5 /// <typeparam name="T"></typeparam>
    6 /// <param name="tree"></param>
    7 public void BinTree_DLR<T>(ChainTree<T> tree)
    8 {
    9 if (tree == null)
    10 return;
    11
    12 //先输出根元素
    13 Console.Write(tree.data + "\t");
    14
    15 //然后遍历左子树
    16 BinTree_DLR(tree.left);
    17
    18 //最后遍历右子树
    19 BinTree_DLR(tree.right);
    20 }
    21 #endregion
    22
    23 #region 二叉树的中序遍历
    24 /// <summary>
    25 /// 二叉树的中序遍历
    26 /// </summary>
    27 /// <typeparam name="T"></typeparam>
    28 /// <param name="tree"></param>
    29 public void BinTree_LDR<T>(ChainTree<T> tree)
    30 {
    31 if (tree == null)
    32 return;
    33
    34 //优先遍历左子树
    35 BinTree_LDR(tree.left);
    36
    37 //然后输出节点
    38 Console.Write(tree.data + "\t");
    39
    40 //最后遍历右子树
    41 BinTree_LDR(tree.right);
    42 }
    43 #endregion
    44
    45 #region 二叉树的后序遍历
    46 /// <summary>
    47 /// 二叉树的后序遍历
    48 /// </summary>
    49 /// <typeparam name="T"></typeparam>
    50 /// <param name="tree"></param>
    51 public void BinTree_LRD<T>(ChainTree<T> tree)
    52 {
    53 if (tree == null)
    54 return;
    55
    56 //优先遍历左子树
    57 BinTree_LRD(tree.left);
    58
    59 //然后遍历右子树
    60 BinTree_LRD(tree.right);
    61
    62 //最后输出节点元素
    63 Console.Write(tree.data + "\t");
    64 }
    65 #endregion

    看看,多么简洁明了。当然递归都是可以改成非递归的,但是就不见得简洁和通俗易懂了。

    一: 概念

           递归,说白了就是直接或者间接的调用自己的一种算法。它是把求解问题转化为规模较小的子问题,然后通过多次递归一直到可以得出结果

    的最小解,然后通过最小解逐层向上返回调用,最终得到整个问题的解。总之递归可以概括为一句话就是:“能进则进,不进则退”。

    二:三要素

          <1>  递归中每次循环都必须使问题规模有所缩小。

          <2>  递归操作的每两步都是有紧密的联系,如在“递归”的“归操作时”,前一次的输出就是后一次的输入。

          <3>  当子问题的规模足够小时,必须能够直接求出该规模问题的解,其实也就是必须要有结束递归的条件。

    三: 注意

           <1>  前面也说了,递归必须要有一个递归出口。

           <2>  深层次的递归会涉及到频繁进栈出栈和分配内存空间,所以运行效率比较低,当问题规模较大时,不推荐使用。

           <3>  在递归过程中,每次调用中的参数,方法返回点,局部变量都是存放在堆栈中的,如果当问题规模非常大时,容易造成堆栈溢出。

    四:  举二个例子

           <1> 相信大家在初中的时候都学过阶乘吧,比如:5!=5*4*3*2*1

            思路:根据上面的阶乘特征很容易我们就可以推导出n!=n*(n-1)*(n-2)....*2*1,

                      那么进一步其实就是: n!=n*(n-1)! ,

                                                  (n-1)!=(n-1)*(n-2)!。

                     显然他是满足递归的三要素,当n的规模不大时,我们可以用递归拿下。

            

     1 static void Main(string[] args)
    2 {
    3 while (true)
    4 {
    5 //阶乘问题
    6 Console.WriteLine("\n请输入一个求阶乘的一个数:");
    7
    8 int num = int.Parse(Console.ReadLine());
    9
    10 Console.WriteLine("\n阶乘的结果为:" + fact(num));
    11 }
    12 }
    13
    14 static int fact(int n)
    15 {
    16 if (n == 1)
    17 return 1;
    18
    19 return n * fact(n - 1);
    20 }

    第一次: 输入5的时候能够正确求出。

    第二次: 输入10的时候求出来竟然362万之多,可见多恐怖,如果俺们的时间复杂度是n!,那程序也就Game Over了,

    第三次:输入100,已经超过了int.MaxValue了,

    第四次: 输入10w,蹦出著名了“堆栈溢出”,好家伙,我们知道“递归”在程序中使用“栈”的形式存放的,每一次“递归”中,方法的返回值

              包括函数中的参数都会存放在栈中,C#中每个线程分配的栈空间为1M,所以当N的规模非常大时,就把栈玩爆了。

       <2> 在大一时上计算机文化基础的时候我们就接触过”进制转换问题“,比如将”十进制“转化为”二进制“。

           思路:采用除2取余法,取余数为相应二进制数的最低位,然后再用商除以2得到次低位.......直到最后一次相除商为0时得到二进制的最高位,

                    比如(100)10=(1100100)2,   仔细分析这个问题,会发现它是满足”递归“的三要素的,

                   ① 进制转换中,数据规模会有所缩小。

                   ② 当商为0时,就是我们递归的出口。

                所以这个问题我们就可以用递归拿下。

      static void Main(string[] args)
    {
    Console.WriteLine("请输入一个十进制数:");

    int num = int.Parse(Console.ReadLine());

    string result = string.Empty;

    Console.WriteLine("转化的二进制为:" + ConvertToBinary(ref result, num));

    Console.ReadLine();

    }

    static string ConvertToBinary(ref string str, int num)
    {
    //递的过程
    if (num == 0)
    return string.Empty;

    ConvertToBinary(ref str, num / 2);

    //归的过程
    return str += (num % 2);
    }



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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/huangxincheng/p/2306875.html
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