您的位置 首页 java

经典例题向Java程序员诠释递归,这样的算法公式你们必须懂

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)。

借用知乎上Memoria的回答:

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:

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:

代码如下:

/**
 * 斐波那契数列的递归写法
 * 核心:一个小的解决终点,然后大的问题可以循环在小问题上解决
 * @param n
 * @return
 */long F(int n){
 if (n<=1) return n;
 return F(n-1)+F(n-2);
}
/**
 * 斐波那契数列的递推写法
 * @param n
 * @return
 */long F1(int n){
 if (n<=1) return n;
 long fn = 0;
 long fn_1 = 1;
 long fn_2 = 0;
 for (int i = 2; i <= n; i++) {
 fn = fn_1 + fn_2;
 fn_2 = fn_1;
 fn_1 = fn;
 }
 return fn;
}
 

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:

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:

代码如下:

long factorial(int n){
 if (n <=1) return 1;
 return j(n-1)*n;
}
 

执行过程如下:

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:

/**
 * 倒序输出正整数的各位数
 * @param n
 */void printDigit(int n){
 System.out.print(n%10);
 if (n > 10){
 printDigit(n/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:

/**
 * 汉诺塔
 * 有柱子 x z y,最终将x上的n个圆盘借助z移动到y上
 * 递归思想:
 * 1.将x上的n-1个放入到z上,借助y
 * 2.将x上的n圆盘放到y上
 * 3.将z上的n-1个圆盘放入y
 * @param n
 * @param from
 * @param tmp
 * @param to
 */void hanoi(int n,char from,char tmp,char to){
 if (n>0) {
 hanoi(n - 1, from, to, tmp);
 System.out.println("take " + n + " from " + from + " to " + to);
 hanoi(n - 1, tmp, from, to);
 }
}
 

执行过程:

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

/**
 * 产生排列组合的递归写法
 * @param t 数组
 * @param k 起始排列值
 * @param n 数组长度
 */void pai(int[] t, int k, int n){
 if (k == n-1){//输出这个排列
 for (int i = 0; i < n; i++) {
 System.out.print(t[i] + " ");
 }
 System.out.println();
 }else {
 for (int i = k; i < n; i++) {
 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
 pai(t, k+1, n); //再对其余的n-1个字母一次挑选
 tmp = t[i]; t[i] = t[k]; t[k] = tmp; //再换回来
 }
 }
}
 

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!

我这里有一些Java面试题和答案:Memcached、Redis、Nginx、ActiveMQ、RabbitMQ、Kafka、JVM、Netty、并发编程、Spring、SpringMVC、MyBatis、Dubbo、Spring Boot、Spring Cloud。有需要的朋友, 可以关注+转发支持一波~,私信:“资料”免费领取。

文章来源:智云一二三科技

文章标题:经典例题向Java程序员诠释递归,这样的算法公式你们必须懂

文章地址:https://www.zhihuclub.com/195476.shtml

关于作者: 智云科技

热门文章

网站地图