winston 发表于 2011-12-30 10:33:32

算法洗脑系列——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         }

http://pic002.cnblogs.com/images/2011/214741/2011123000494965.png

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);
      }

http://pic002.cnblogs.com/images/2011/214741/2011123001314313.png
http://www.cnblogs.com/huangxincheng/aggbug/0.html?type=1
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