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    Java的递归算法详解

    作者:shunshunshun18 栏目:未分类 时间:2021-09-10 14:43:07

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    另祝:版权碰瓷诈骗团伙,早日弃暗投明。

    相关新闻:借版权之名、行诈骗之实,周某因犯诈骗罪被判处有期徒刑十一年六个月

    叹!百花齐放的时代,渐行渐远!



    一、介绍

    1、介绍

    递归:递归就是方法自己调用自己,每次调用时传入不同的变量。递归有助于编程者解决复杂的问题,同时可以让代码变得简洁。

    迭代和递归区别:迭代使用的是循环结构,递归使用的选择结构。使用递归能使程序的结构更清晰、更简洁、更容易让人理解,从而减少读懂代码的时间。其时间复杂度就是递归的次数。

    但大量的递归调用会建立函数的副本,会消耗大量的时间和内存,而迭代则不需要此种付出。

    递归函数分为调用和回退阶段,递归的回退顺序是它调用顺序的逆序。

    分治:当一个问题规模较大且不易求解的时候,就可以考虑将问题分成几个小的模块,逐一解决。

    2、案例

    • 兔子繁殖的问题。(斐波那契数列)。
    • 计算 n! 。
    • 任意长度的字符串反向输出。
    • 折半查找算法的递归实现。
    • 汉诺塔问题
    • 八皇后问题

    二、迷宫问题

    问题:寻找一条从起始点到达终点的有效路径。

    代码示例:迷宫

    public class MiGong {
        /**
         * 0:该点没有走过, 1:表示墙, 2:可以走, 3:该点已经走过,但是走不通\
         * 策略: 下->右->上->左, 如果该点走不通,再回溯
         */
        private int[][] map;
        private int desX;
        private int desY;
        /**
         * 构建 row*col的迷宫
         *
         * @param row 行
         * @param col 列
         */
        public MiGong(int row, int col) {
            if (row <= 0 || col <= 0) {
                return;
            }
            map = new int[row][col];
            // 默认 上下左右 全部为墙
            for (int i = 0; i < col; i++) {
                map[0][i] = 1;
                map[row - 1][i] = 1;
            }
            for (int i = 0; i < row; i++) {
                map[i][0] = 1;
                map[i][col - 1] = 1;
            }
        }
        /**
         * 在迷宫内部添加挡板
         *
         * @param i 横坐标
         * @param j 纵坐标
         */
        public void addBaffle(int i, int j) {
            if (map == null) {
                return;
            }
            // 外面一周都是墙
            if (i > 0 && i < map.length - 1 && j > 0 && j < map[0].length - 1) {
                map[i][j] = 1;
            }
        }
        /**
         * 设置迷宫的终点位置
         *
         * @param desX 横坐标
         * @param desY 纵坐标
         */
        public void setDes(int desX, int desY) {
            this.desX = desX;
            this.desY = desY;
        }
        public boolean setWay(int i, int j) {
            // 通路已经找到
            if (map[desX][desY] == 2) {
                return true;
            } else {
                if (map[i][j] != 0) {
                    return false;
                }
                // map[i][j] == 0 按照策略 下->右->上->左 递归
                // 假定该点是可以走通.
                map[i][j] = 2;
                if (setWay(i + 1, j)) {
                    return true;
                } else if (setWay(i, j + 1)) {
                    return true;
                } else if (setWay(i - 1, j)) {
                    return true;
                } else if (setWay(i, j - 1)) {
                    return true;
                } else {
                    // 说明该点是走不通,是死路
                    map[i][j] = 3;
                    return false;
                }
            }
        }
        // 显示地图
        public void show() {
            for (int i = 0; i < map.length; i++) {
                for (int j = 0; j < map[0].length; j++) {
                    System.out.print(map[i][j] + " ");
                }
                System.out.println();
            }
        }
    }

      代码示例:测试类

    // 测试类
    public class Main {
        public static void main(String[] args) {
            MiGong miGong = new MiGong(8, 7);
            miGong.addBaffle(3, 1);
            miGong.addBaffle(3, 2);
            miGong.setDes(6, 5); // 设置目的地
            System.out.println("初始地图的情况");
            miGong.show();
            miGong.setWay(1, 1); // 设置起始位置
            System.out.println("小球走过的路径,地图的情况");
            miGong.show();
        }
    }
    

    // 结果
    初始地图的情况
    1 1 1 1 1 1 1
    1 0 0 0 0 0 1
    1 0 0 0 0 0 1
    1 1 1 0 0 0 1
    1 0 0 0 0 0 1
    1 0 0 0 0 0 1
    1 0 0 0 0 0 1
    1 1 1 1 1 1 1
    小球走过的路径,地图的情况
    1 1 1 1 1 1 1
    1 2 0 0 0 0 1
    1 2 2 2 0 0 1
    1 1 1 2 0 0 1
    1 0 0 2 0 0 1
    1 0 0 2 0 0 1
    1 0 0 2 2 2 1
    1 1 1 1 1 1 1

    三、八皇后问题

    问题:在8×8格的国际象棋上摆放八个皇后,使其不能互相攻击,即:任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上,问有多少种摆法。

    代码示例:八皇后

    public class Queue8 {
        private static final int MAX = 8;
        // 保存皇后放置的位置,比如 arr = {0, 4, 7, 5, 2, 6, 1, 3}
        private final int[] array = new int[MAX];
        public static int count = 0;
        public static int judgeCount = 0;
        public void check() {
            this.check(0);
        }
        // check 是每一次递归时,进入到check中都有 for(int i = 0; i < max; i++),因此会有回溯
        private void check(int n) {
            // n = 8, 表示8个皇后就已经放好
            if (n == MAX) {
                print();
                return;
            }
            for (int i = 0; i < MAX; i++) {
                array[n] = i;
    
                // 判断当放置第n个皇后到i列时,是否冲突
                // 不冲突
                if (!judge(n)) {
                    // 接着放n+1个皇后,即开始递归
                    check(n + 1);
                }
            }
        }
        private boolean judge(int n) {
            judgeCount++;
            for (int i = 0; i < n; i++) {
                // 同一列 或 同一斜线
                if (array[i] == array[n] || Math.abs(n - i) == Math.abs(array[n] - array[i])) {
                    return true;
                }
            }
            return false;
        }
        private void print() {
            count++;
            for (int i = 0; i < array.length; i++) {
                System.out.print(array[i] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    
    }

    代码示例:测试类

    // 测试类
    public class Main {
        public static void main(String[] args) {
            Queue8 queue8 = new Queue8();
            queue8.check();
            System.out.printf("一共有%d解法", Queue8.count);
            System.out.printf("一共判断冲突的次数%d次", Queue8.judgeCount); // 1.5w
        }
    }

    四、汉诺塔问题

    1、问题

    2、思想

    如果 n = 1,A -> C

    如果 n >= 2,总是看做是两个盘,①最下边的盘。②上面所有的盘。则,步骤:

    (1)先把上面所有的盘 A->B

    (2)把最下边的盘 A->C

    (3)把 B 塔的所有盘 从 B->C

    3、代码

    代码示例:汉诺塔问题

    // 汉诺塔
    public class Hanoitower {
        // 使用分治算法
        public static void move(int num, char a, char b, char c) {
            // 如果只有一个盘
            if (num == 1) {
                System.out.println("第1个盘从 " + a + "->" + c);
            } else {
                // n >= 2,总是看做是两个盘,①最下边的盘。②上面所有的盘。则,步骤:
                // 1.先把上面所有的盘 A->B.移动过程会使用到 c
                move(num - 1, a, c, b);
                // 2.把最下边的盘 A->C
                System.out.println("第" + num + "个盘从 " + a + "->" + c);
                // 3.把 B 塔的所有盘 从 B->C.移动过程会使用到 a
                move(num - 1, b, a, c);
            }
        }
    }

    代码示例:测试类

    // 测试类
    public class Main {
        public static void main(String[] args) {
            Hanoitower.move(3, 'A', 'B', 'C');
        }
    }
    
    

    // 结果
    第1个盘从 A->C
    第2个盘从 A->B
    第1个盘从 C->B
    第3个盘从 A->C
    第1个盘从 B->A
    第2个盘从 B->C
    第1个盘从 A->C

    总结

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