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Python递归算法详解
递归的概念很简单,如果函数包含了对其自身的调用,该函数就是递归的。
递归(Recursion),在数学与计算机科学中,是指在函数的定义中使用函数自身的方法。
在使用递归时,需要注意以下几点:
递归就是在过程或函数里调用自身
必须有一个明确的递归结束条件,称为递归出口。
注意: 切勿忘记递归出口,避免函数无限调用。
递归基本步骤
每一个递归程序都遵循相同的基本步骤:
1.初始化算法。递归程序通常需要一个开始时使用的种子值(seed value)。要完成此任务,可以向函数传递参数,或者提供一个入口函数,这个函数是非递归的,但可以为递归计算设置种子值。
2.检查要处理的当前值是否已经与基线条件相匹配(base case)。如果匹配,则进行处理并返回值。
3.使用更小的或更简单的子问题(或多个子问题)来重新定义答案。
4.对子问题运行算法。
5.将结果合并入答案的表达式。
6.返回结果。
基线条件(base case)。基线条件是递归程序的最底层位置,在此位置时没有必要再进行操作,可以直接返回一个结果。所有递归程序都必须至少拥有一个基线条件,而且必须确保它们最终会达到某个基线条件;否则,程序将永远运行下去,直到程序缺少内存或者栈空间。
主要应用范围
递归算法一般用于解决三类问题:
(1)数据的定义是按递归定义的。(比如Fibonacci函数)
(2)问题解法按递归算法实现。(回溯)
(3)数据的结构形式是按递归定义的。(比如树的遍历,图的搜索)
典型的算法
大多数学过数学、计算机科学或者读过编程相关书籍的人,想必都会遇到阶乘:
n! = 1 × 2 × 3 × … × n
也可以用递归方式定义:
n! = (n-1)! × n
其中,n >= 1,并且 0! = 1。
由于简单、清晰,因此其常被用作递归的示例。
PS: 除了阶乘以外,还有很多算法可以使用递归来处理,例如:斐波那契数列、汉诺塔等。
非递归实现
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def factorial(n): result = 1 for i in range ( 2 , n + 1 ): result * = i return result |
阶乘函数的递归实现
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def factorial(n): if n = = 0 or n = = 1 : return 1 else : return (n * factorial(n - 1 )) |
递归过程
为了明确递归步骤,对 5! 进行过程分解:
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factorial( 5 ) # 第 1 次调用使用 5 5 * factorial( 4 ) # 第 2 次调用使用 4 5 * ( 4 * factorial( 3 )) # 第 3 次调用使用 3 5 * ( 4 * ( 3 * factorial( 2 ))) # 第 4 次调用使用 2 5 * ( 4 * ( 3 * ( 2 * factorial( 1 )))) # 第 5 次调用使用 1 5 * ( 4 * ( 3 * ( 2 * 1 ))) # 从第 5 次调用返回 5 * ( 4 * ( 3 * 2 )) # 从第 4 次调用返回 5 * ( 4 * 6 ) # 从第 3次调用返回 5 * 24 # 从第 2 次调用返回 120 # 从第 1 次调用返回 |