递归程序设计
合集下载
递归算法在程序设计中的应用分析
递 归严 格 说 来 并 不 是 一 种 具 体 的 算 法
递归的本 质在于在 调用的过 程 中， 问
量 都 可 以 作 为 参数 ， 参数 的 选 择 具 备 一 定
实 例 ： 于 一个 整 数 １的划 分 ， 是 把 １ 对 ＂ １ 就 ＂ １
策略 ， 指 函数 ／ 程 ／ 是 过 子程 序 在 运行 过程 题 的规 模 会 缩 小 ， 用 递 归得 到 的 相 应 的 的技 巧 。 使 可 中直 接 或 间 接 调 用 自身 的 行 为 。 归 是 计 子 问题 更 容 易 解 决 ， 以 用 递 归 方 程 来 表 递 归思 想 的算 法 被 称 为 递 归算 法 。 归 的 方 度 ， 递 问题 就 可 以直 接 解 决 ， 为 边 界 条 件 。 称 写程 序 能 使 程 序 变 得 简 洁 和 清 晰 。 是 用 但 递 归方 式 所 描 述 的 算 法 ， 生 一 方 面 对 于 学
则 在 程 序 设 计 与 分析 中 ， 归 技 术 是 十 以 及 递 归 方 程 ， 问 题 很 容 易 解 决 。 递 ２ １递归 类型 的分类 ．
按 照 所 应 用 类 型 的 不 同 ， 归 算 法 可 里 如 果 确 定 了 一 个 数 ， 问题 的 规 模 自然 递 则
缩 小 。 时考 虑 添 加 参 数 Ｉ ， 示 参 与 划 分 这 ｎ表 的 最 大 数 ， （ ， ） 我 们惊 奇 的 发现 ， 要 ｑｎ ｉ 。 ｎ 只 （ ） 于 归纳 的 递 归算 法 。 １基
执 行 的 步 骤 及过 程 ， 一 方 面 需 要 自己 编 另 写程序时更是没有头绪 。
２ 递归的计 算思维方式
递 归 算 法 设 计 的 关 键 在 于 如 何 设 定 代
常见的程序设计方法
常见的程序设计方法在计算机程序设计中，常见的程序设计方法有许多种。
程序设计是将问题转化为计算机可以理解和执行的指令或代码的过程，而不同的问题和需求通常需要使用不同的程序设计方法来解决。
下面将介绍一些常见的程序设计方法。
1. 顺序程序设计顺序程序设计是最基础的程序设计方法之一。
顺序程序设计按照指令的顺序逐步执行，从上到下，从左到右。
开发者需要按照问题的逻辑和需求，将指令按照正确的顺序编写。
这种方法简单明了，适用于一些简单的问题，但对于复杂的问题可能会显得不够灵活。
2. 分支程序设计分支程序设计基于条件语句，根据不同的条件选择不同的执行路径。
常见的条件语句有if语句和switch语句。
开发者可以根据不同的条件，执行不同的代码块，从而实现问题的不同分支。
分支程序设计适用于需要根据条件进行不同操作的问题，可以增加程序的灵活性和适应性。
3. 循环程序设计循环程序设计允许程序根据需要重复执行一段代码块。
循环语句的常见形式有for循环、while循环和do-while循环。
循环程序设计可以逐次迭代一个过程，直到满足退出条件为止。
这种方法适用于需要重复执行相同或类似操作的问题，提高了程序的效率和可重用性。
4. 递归程序设计递归程序设计是指一个函数或过程在执行过程中调用自身的方法。
通过递归，一个复杂的问题可以被拆分为多个相同或类似的子问题，从而简化解决步骤。
递归程序设计适用于问题可以自我分解为更小规模问题的情况，但需要注意递归深度和终止条件以避免无限循环。
5. 面向对象程序设计面向对象程序设计是一种以对象和类为基本单位的程序设计方法。
它将数据和操作这些数据的函数封装成对象，通过对象之间的交互来解决问题。
面向对象程序设计具有抽象、封装、继承和多态等特性，可以更好地模拟和解决现实世界中的问题。
面向对象程序设计适用于复杂的问题，提高了代码的可读性和可维护性。
6. 函数式程序设计函数式程序设计是一种基于数学函数概念的程序设计方法。
如何用递归方法进行程序设计
能得 到正 确 的解 ：另 一 方面 自己写 程序 时更 是 没有 头
＝ ｛ ３ ｛ ｛ 【】） ） ４ （ ｛ １ ｝ ｝ ５ ４ ｛ ２ ｌ ａＯ ， ＞ ５ ｛ ３ ２ ｛ １ ’ ）
这 种从 目 的项 ａ５出发 ， 据 表 达式 （ ） 为 不断 ｆ１ 根 １变
绪 。因此 。 文 试 图帮 助初 学 者解 决 以下几 个 问题 ： 本 什 求 前 一 项 ， 到 一个 已 知 的项 ， 通 过 不 断 回代 计算 ． 直 再 直 称 么是递 归 方法 ？ 何递 归方 法 可 以得 到正 确 的解 ？ 证 得 到后 续 项 ， 到解 出 目的项 的计 算 过 程 ， 为 递归 方 为 保 递 归 方法 求解 正 确 的条 件 是什 么 ？如 何 应 用递 归方 法 法 。 进 行 问题 求解 及 如何 设计 递 归 程序 ？ 第二种 方法 即递归方法 能正确求解 ．是 由于不断 １递归 方 法 的概 念 以及 保 证 递 归方 法 求 解 正确 性 的条 进 行 问题 转 化直 到一 个 已知项 ， ． 然后 回代 。 回代 过程 在 件 中 以递推 方法 进 行 。 因此 ， 只要 第 一步 的 问题转 化 过程 与递 归 方 法非 常 相 近 的是 递 推 方 法 。为 了弄 清 两 正确 ．那 么递 归 方法 的正 确 性无 疑 等 价 于递推 方 法 的 正确性。 事实 上 ， 在这 个 例 子 中可 以通 过 比较（） ３来 ２和（） 者 的关 系 ． 我们 先 看 例题 ｌ 。 例 １对 于数 列 知道 （） １ 总 结例 １ 我 们有 如下 概 念 ： ， ａｎ ｎ ａｎ １ ［］ 【一 】 ＝ 当 ｎ Ｏ时 ， ａＤ＝ ， ＝ 有 【］ １ｎ为 自然 数 ， 请求 出 ａ５。 ［］ 递 推 方法 ： 就是 构 造 低 阶 规 模（ 规模 为 ｉ一般 ｉ 如 ， ＿ 分析 ： 求 出 ａ５， 以 用如 下两 种 方法 ： 要 ［】可 ｏ 的 问题 ， 求 出其 解 ， 后 推 导 出 问题 规 模 为 ｉｌ的 】 并 然 ＋ 第 一 种 方法 ： 据公 式 ａｎ＝ 掌 ［— 】按 照 从 前 向 问题 以及 其解 ． 次推 到 规模 为 ｎ的 问题 的解 。 而言 根 ［】ｎ ａｎ ｊ， 依 简 后 的顺 序 依 次 求 出 ａ１＝ ＊ ［ｌ ｌ 【】 ２ ａ１＝ ，【】 之 ． 是 从 已知 的 当前 项 出发 ， 据表 达 式 向后 推 出下 ［ｌ ｌ ａｏ＝ ， ２＝ ￥ 【】 ２ａ３＝ ａ 就 根 直 ３ａ ］ ＝，［ ＝＊［＝４ａ ］ ＊［＝２ 。 【＝ ２６ａ ］ ａ １ ，［ ＝ ａ ］１ 将计算 ２３ ４４ ３２ ５５ ４ ０ 项 。 到求 出 目的项 的方 法 。 过 程 写在 一起 有 ： 递 归方 法 ： 就是 将 规 模 为 １的 问题 ， 阶成 若 干个 １ 降
＝ ｛ ３ ｛ ｛ 【】） ） ４ （ ｛ １ ｝ ｝ ５ ４ ｛ ２ ｌ ａＯ ， ＞ ５ ｛ ３ ２ ｛ １ ’ ）
这 种从 目 的项 ａ５出发 ， 据 表 达式 （ ） 为 不断 ｆ１ 根 １变
绪 。因此 。 文 试 图帮 助初 学 者解 决 以下几 个 问题 ： 本 什 求 前 一 项 ， 到 一个 已 知 的项 ， 通 过 不 断 回代 计算 ． 直 再 直 称 么是递 归 方法 ？ 何递 归方 法 可 以得 到正 确 的解 ？ 证 得 到后 续 项 ， 到解 出 目的项 的计 算 过 程 ， 为 递归 方 为 保 递 归 方法 求解 正 确 的条 件 是什 么 ？如 何 应 用递 归方 法 法 。 进 行 问题 求解 及 如何 设计 递 归 程序 ？ 第二种 方法 即递归方法 能正确求解 ．是 由于不断 １递归 方 法 的概 念 以及 保 证 递 归方 法 求 解 正确 性 的条 进 行 问题 转 化直 到一 个 已知项 ， ． 然后 回代 。 回代 过程 在 件 中 以递推 方法 进 行 。 因此 ， 只要 第 一步 的 问题转 化 过程 与递 归 方 法非 常 相 近 的是 递 推 方 法 。为 了弄 清 两 正确 ．那 么递 归 方法 的正 确 性无 疑 等 价 于递推 方 法 的 正确性。 事实 上 ， 在这 个 例 子 中可 以通 过 比较（） ３来 ２和（） 者 的关 系 ． 我们 先 看 例题 ｌ 。 例 １对 于数 列 知道 （） １ 总 结例 １ 我 们有 如下 概 念 ： ， ａｎ ｎ ａｎ １ ［］ 【一 】 ＝ 当 ｎ Ｏ时 ， ａＤ＝ ， ＝ 有 【］ １ｎ为 自然 数 ， 请求 出 ａ５。 ［］ 递 推 方法 ： 就是 构 造 低 阶 规 模（ 规模 为 ｉ一般 ｉ 如 ， ＿ 分析 ： 求 出 ａ５， 以 用如 下两 种 方法 ： 要 ［】可 ｏ 的 问题 ， 求 出其 解 ， 后 推 导 出 问题 规 模 为 ｉｌ的 】 并 然 ＋ 第 一 种 方法 ： 据公 式 ａｎ＝ 掌 ［— 】按 照 从 前 向 问题 以及 其解 ． 次推 到 规模 为 ｎ的 问题 的解 。 而言 根 ［】ｎ ａｎ ｊ， 依 简 后 的顺 序 依 次 求 出 ａ１＝ ＊ ［ｌ ｌ 【】 ２ ａ１＝ ，【】 之 ． 是 从 已知 的 当前 项 出发 ， 据表 达 式 向后 推 出下 ［ｌ ｌ ａｏ＝ ， ２＝ ￥ 【】 ２ａ３＝ ａ 就 根 直 ３ａ ］ ＝，［ ＝＊［＝４ａ ］ ＊［＝２ 。 【＝ ２６ａ ］ ａ １ ，［ ＝ ａ ］１ 将计算 ２３ ４４ ３２ ５５ ４ ０ 项 。 到求 出 目的项 的方 法 。 过 程 写在 一起 有 ： 递 归方 法 ： 就是 将 规 模 为 １的 问题 ， 阶成 若 干个 １ 降
程序设计课程中的递归算法分析
７ ６
安 阳 师 范 学 院 学 报
２０ ０２薤
ｔ （ ）／＊调 用 试 探 放 置 的 函 数 ， 第 １ 皇 后 选 ｒ １； ｖ 为 个
位 要 在 第 ２列 上 放 皇 后 。 ， 被 ， 由 循 环 中找到 ｊ ＝３时 位 置合 适 ， 后第 三次 然
／＊ｎ ｍ存 放解 的个 数 ＊ ｕ ／
ｖｉ ｐ ｎ（ ， ） ｏ ｒ ｔ） ｔ ； ｄ ｉ （ ｆ （１ ， ｏ １ ＝ｌ ｍ（ ＝１ ； ｒ＂ １ ６ ｍ＋ ＋）
｛［ 一ｌ ａ ｍ］ ； ｂｍ ［ ＝１ ；
ｃ ｍ］ ； ［ ＝ｌ
维普资讯
［ 收稿 日期 ］Ｏ ｌ ４ ２Ｏ 一０ 一叭 （ 作者 简介 】 陈佳（９４ ） 女 ， 阳职业技术学院讲 师。 Ｉ６一 ， 濮
ｉ ７ ，［ ７ ，［ ７ ，［ ］ ｎ ａ［ ］ ｂ １ ］ ｃ １ ］Ｘ ９ ； ｔ ｍ ｎ ｍ＝０ ＿ ｕ １ ；
ｍ ｉ（ ａ ） ｎ
；ｔ ｉ ｍ； ｎ
［５ 表示 左下 一右 上 方 向 的 ｌ １］ ５条斜 线上 有无 皇 后 ． 、 、 三 个数 组 都定 义 的足够 大 。ｘ １ ＿ｘ ８ ａｂ ｃ ［ ］－ ［ ］ －
表示 每列上 放 置 皇后 的行 位 置 。 ｉｊ 示 当 前正 、表
在 试探 的第 ｉ 皇后 的列 和行位 置 。 个
［ 关键词】 递归； 子程序 ； 点地 址 ； 斯 堆栈 ； 口参数 ； 人 压栈 ［ 田分类号 】 ４ 中 ６２ ，
在 子 程序 中直接 或 间接 调 用 自身 叫做 递 归 。 它其 实 是 子程 序嵌 套 调 用 的特 殊 形式 ， 只不 过 是 嵌 套 调用 了 自身 。这个概 念 理解 上的 困难 来 自两 方 面 ， 要 弄 清楚 这 两点 ， 归 也 并 非 是 难 以理 只 递
递归算法在C语言程序设计中的实现
（ｐｃ—ｒ ｈ ｒ ｃ ｏ ｅ ｐｔ ｉ ｄＵｎ ｅ ｉ ｒ ｕｔ ｒ ｔｄ ， ｅｉ ００ ６Ｃ ｉａ Ｓａｅ ｆｇ ｔ ａ ｈＩ ｆｈ ｉｌ ｔ ｉ ｒｔ ｆ ｒ ｅ ｕ ｙ Ｂ ｉｎ １０ ７ ，ｈｎ） ｉ Ｂ ｎ ｔ Ｃａ ａＵｎ ｅ ｖ ｓｙ ｏ Ｆ ｈ Ｓ ｊｇ
维普资讯
．
开 发研 究 与设 计 技术 ． ． ． 。。．
本 目 任 辑： 嫒 栏责编 谢媛
递归算法在 Ｃ语言程序设计中的实现
叶 静
（ 首都联合职工 大学航 天一分校 ， 北京 １０７ ） ０ ０ ６
摘要 ： 本文根据递 归算法 的定 艾， 对其在 ｃ语 言程序设计 中的应用进行 了阐述． 通过 对递 归的 内部 实现过程的描述， 对递归的使 用进 行评 价 ， 明递 归在 程 序设 计 中 具有 一 定 的使 用 空 间． 说 关■词 ： 归： 递 程序 设 计
用 递 归算 法 。其 实 只要 写 出递 归公 式 和考 虑 参 数是 ｌ的情 况 时怎 样处理就可 以了。使用递归公式这种情况一般需要 函数带 回一个
２什 么是 递归
在数学中递归 的定义 ： 若一个对象部分地包含它 自己． 它 或用 自己给 自己定义， 则称这个对象是递归的。 用递归来描述的算法称 为递 归算 法 。 递归 算 法 存 在 的 两 个必 要 条 件 ： （） １过程 的描述中包含它 自身 ： （ ） 明确 的结束递 归的条件 ； Ｚ有 ， 在 Ｃ语言 中递归算法的应用就是使用递 归函数 ． 所谓 递归函 数就是 自调 用函数 ， 在函数体内直接或 问接 的调用 自己。因此递
归函数必须 满足以上二个必要条件 ． 其特点是 ： 首先 ， 在每一次 调 用 自己时 ， 使用相 同的解 决问题 的方 法 ， 调用 函数的参数每 次 但 不同（ 有规 律的变化 ）其次 ， 须有一个终止处 理（ ； 必 结束递 归 ） 的 条件 ， 如一个测试 ， 当满足这个条件时 ， 可得 到直接解并能够终 止
C++算法-4.递归算法
【参考程序】 #include<iostream> using namespace std; int k=0,n; void mov(int n,char a,char c,char b) //用b柱作为协助过渡，将a柱上的（n）移到c柱上 { if (n==0) return; //如果n=0，则退出，即结束程序 mov(n-1,a,b,c ); //用c柱作为协助过渡，将a柱上的（n-1）片移到b柱上 k++; cout <<k<<" :from "<<a <<"-->"<<c<<endl; mov(n-1,b,c,a ); //用a柱作为协助过渡，将b柱上的（n-1）移到c柱上 }
if (x==a[mid]) cout<<"YES"<<endl; else if (x<a[mid]) search(x,mid+1,bot); else search(x,top,mid-1); } else cout<<"NO"<<endl; }
//找到就输出 //判断在前半段还是后半段查找
【例2】 设有N个数已经按从大到小的顺序排列，现在输入X，判断它是 否在这N个数中，如果存在则输出：“YES” 否则输出“NO”。 【算法分析】 该问题属于数据的查找问题，数据查找有多种方法，通常方法是：顺 序查找和二分查找，当N个数排好序时，用二分查找方法速度大大加快。 二分查找算法： （1） 设有N个数，存放在A数组中，待查找数为X，用L指向数据的高 端，用R指向数据的低端，MID指向中间： （2） 若X=A[MID] 输出 “YES”； （3）若X<A[MID]则到数据后半段查找：R不变，L=MID+1，计算新的 MID值，并进行新的一段查找； （4） 若X>A[MID]则到数据前半段查找：L不变，R=MID-1，计算新的 MID值，并进行新的一段查找； （5）若L>R都没有查找到，则输出“NO”。 该算法符合递归程序设计的基本规律，可以用递归方法设计。
if (x==a[mid]) cout<<"YES"<<endl; else if (x<a[mid]) search(x,mid+1,bot); else search(x,top,mid-1); } else cout<<"NO"<<endl; }
//找到就输出 //判断在前半段还是后半段查找
【例2】 设有N个数已经按从大到小的顺序排列，现在输入X，判断它是 否在这N个数中，如果存在则输出：“YES” 否则输出“NO”。 【算法分析】 该问题属于数据的查找问题，数据查找有多种方法，通常方法是：顺 序查找和二分查找，当N个数排好序时，用二分查找方法速度大大加快。 二分查找算法： （1） 设有N个数，存放在A数组中，待查找数为X，用L指向数据的高 端，用R指向数据的低端，MID指向中间： （2） 若X=A[MID] 输出 “YES”； （3）若X<A[MID]则到数据后半段查找：R不变，L=MID+1，计算新的 MID值，并进行新的一段查找； （4） 若X>A[MID]则到数据前半段查找：L不变，R=MID-1，计算新的 MID值，并进行新的一段查找； （5）若L>R都没有查找到，则输出“NO”。 该算法符合递归程序设计的基本规律，可以用递归方法设计。
程序设计教学中递归调用问题研讨
一
二 、 归 条 件 及 规 则 递
１ 递 归 条 件 ．
、
递 归 的概 念 以 及 内部 实现 机 制
１ 递 归 的 基 本 概 念 … ．
采 用 递 归 方 法 来 解 决 问 题 时 ， 须 符 合 以下 三 个 条 件 ： 必
（ ） 许 把 要 解 决 的 问题 转 化 为 一 个 新 问题 ， 这 个 新 问 １允 且
所 谓 递 归 调 用 是 指 在 函 数 内 部 直 接 或 间 接 调 用 其 自身 ， 把 复 杂 问题 转 化 为 简 单 问 题 的 方 法 。递 归 程 序 从 本 质 上 说 是
一
在 执 行 返 回 操 作 时 ， 序 内部 要 实 现 以 下 操 作 ：１ 若 函 数 程 （） 需 要 求 值 ， 需 将 其 值 保 存 到 回传 变 量 中 ；２ 从 栈 顶 取 出返 回 则 （） 地 址 ， 栈 （ 时 撤 销 被 调 用 层 子 程 序 的 局 部 变 量 和 形 参 ） 退 同 ； （） 据 返 回地 址 返 回 ；４ 在 返 回 后 ， 函数 需 要 求 值 ， 从 回 ３依 （） 若 则 传 变 量 中取 出 所 保 存 的 值 并 传 送 给 相应 的 实 参 或 位 置 。
【 学教改研究 】 教
程 序 设 计 教 学 中 递 归 调 用 问 题 研 讨
王 志辉
（ 山西 青 年 管 理 干 部 学 院 ， 西 太 原 ０ ０ ０ ） 山 ３程 序 设 计 教 学过 程 中的 一 个 重点 与难 点 内容 。 为 了解 决在 学 习递 归过 程 中存 在 的 问题 ， 到 良 递 达
种 循 环 结 构 ， 把 相 对 复 杂 的 计 算 逐 次 归 结 为 相 对 简 单 的 计 它
二 、 归 条 件 及 规 则 递
１ 递 归 条 件 ．
、
递 归 的概 念 以 及 内部 实现 机 制
１ 递 归 的 基 本 概 念 … ．
采 用 递 归 方 法 来 解 决 问 题 时 ， 须 符 合 以下 三 个 条 件 ： 必
（ ） 许 把 要 解 决 的 问题 转 化 为 一 个 新 问题 ， 这 个 新 问 １允 且
所 谓 递 归 调 用 是 指 在 函 数 内 部 直 接 或 间 接 调 用 其 自身 ， 把 复 杂 问题 转 化 为 简 单 问 题 的 方 法 。递 归 程 序 从 本 质 上 说 是
一
在 执 行 返 回 操 作 时 ， 序 内部 要 实 现 以 下 操 作 ：１ 若 函 数 程 （） 需 要 求 值 ， 需 将 其 值 保 存 到 回传 变 量 中 ；２ 从 栈 顶 取 出返 回 则 （） 地 址 ， 栈 （ 时 撤 销 被 调 用 层 子 程 序 的 局 部 变 量 和 形 参 ） 退 同 ； （） 据 返 回地 址 返 回 ；４ 在 返 回 后 ， 函数 需 要 求 值 ， 从 回 ３依 （） 若 则 传 变 量 中取 出 所 保 存 的 值 并 传 送 给 相应 的 实 参 或 位 置 。
【 学教改研究 】 教
程 序 设 计 教 学 中 递 归 调 用 问 题 研 讨
王 志辉
（ 山西 青 年 管 理 干 部 学 院 ， 西 太 原 ０ ０ ０ ） 山 ３程 序 设 计 教 学过 程 中的 一 个 重点 与难 点 内容 。 为 了解 决在 学 习递 归过 程 中存 在 的 问题 ， 到 良 递 达
种 循 环 结 构 ， 把 相 对 复 杂 的 计 算 逐 次 归 结 为 相 对 简 单 的 计 它
程序设计中的递归算法分析
晰 。 本 文 针 对 学生 在 学 习程序 设 计课 程 时 对递 归 算 法 难 以 理 解 及 掌握 等 情 况 ， 阐述 了递 归算 法 的 本 质 及 解 决 问题 的 思路 。
【 关键 词 】 递 归 栈 算 法 ：
Ｏ 引言 、
递归 算 法 设 计 ． 常 有 以下 ３个 步骤 ： 通
递 归 部 分 ｝ ／
在 定 义 一个 过 程 或 函 数 时 出现 了调 用 本 过 程 或 者 函数 的成
分 ．ｇ 调 用 自己 本 身 ， 称 之 为 直 接 递 归 ， 过 程 函数 Ｐ调 用 过 口 这 若
｝ 下面 应 当 设 置边 界 条 件 ， 则 程 序 就 将 无 限递 归下 去 。 以 否 可 函数 改 为 ： ｆｃ （ ｔ ） ａｔｉ ｎＮ
应 的 程 序 显 得较 为 重 要 。 但是 ． 递 归 方 式 所 描 述 的 算 法 ， 用 在一 般 计 算 机 语 言 教材 中 占有 较 小 的篇 幅 ． 生 不 容 易 理 解 ． 不 明 学 弄 白递 归 函数 执行 的步 骤 及 过程 ．尤 其 需 要 自 已编 写 程 序 时 更 觉
增 加 或 减 少 ． 归 调 用 的 次数 必 须 是 有 限 的 ． 须 有 递 归 结 束 的 的 圆 盘 ， 号 为 １２ … … ｎ １ ｎ 现 在 要 把 Ａ 上 的 Ｂ个 盘 移 到 递 必 编 、、 一 、。
归结为” 简单… 较 情形 的 计 算 ． 得 到 计 算 结 果 为 止 。 对 于 问题 并 定 义 是 递 归 的 ．数 据 结 构 是 递 归 的 ．问 题 解 法 是 递 归 的 ，都 可
以 采 用递 归 方 法 来 处理
｛ ｒ ｕｎＮ ｆｃ ｅ ｒ ａｔ 一 ｌ ｔ １
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
计算过程示例
m 20 n 8 k 2 2
确定计算fib(45)所需要的时间的程序
#include <stdio.h> #include <time.h> long fib (int n) { return n<=1 ? 1 : fib(n-1)+fib(n-2); } int main () { double x; x = clock() / CLOCKS_PER_SEC; fib(45); x = clock() / CLOCKS_PER_SEC - x; printf("Timing fib(45): %f.\n", x); return 0; }
long fact (long n) { return n == 0 ? 1 : n * fact(n-1); } long fact(long n) { if (n <= 1) return 1; return n * fact(n - 1); }
main() { printf(“%d”, fact(3)); }
。
2. Fibonacci序列
计算与时间
定义
Fibonacci（斐波那契）序列的递归定义
F0 = 1, F1 = 1 Fn = Fn - 1 + Fn
- 2
(n > 1)
1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 65, 99, …
用递归程序实现
long fib (int n) { return
阅读材料：NP问题
/NP-Problem.html
A problem is assigned to the NP (nondeterministic polynomial time) class if it is solvable in polynomial time by a nondeterministic Turing machine. A P-problem (whose solution time is bounded by a polynomial) is always also NP. If a problem is known to be NP, and a solution to the problem is somehow known, then demonstrating the correctness of the solution can always be reduced to a single P (polynomial time) verification. If P and NP are not equivalent, then the solution of NPproblems requires (in the worst case) an exhaustive search. Linear programming, long known to be NP and thought not to be P, was shown to be P by L. Khachian in 1979. It is an important unsolved problem to determine if all apparently NP problems are actually P. A problem is said to be NP-hard if an algorithm for solving it can be translated into one for solving any other NP-problem. It is much easier to show that a problem is NP than to show that it is NP-hard. A problem which is both NP and NP-hard is called an NP-complete problem.
Fibonacci数的迭代计算
Fibonacci数的递推计算，易见
1）f1和f2是1 2）知道fn-2和fn-1连续两个Fibonacci数，就可算 出下一个fn
递推计算方式
逐个往后推，可用循环实现
fn-1 fn long fib1 (int n) { long f1 = 1, f2 = 1, f3, i;
fn-2 if (n <= 1) return 1; for (f3 = f2 + f1, i = 2; i < n; ++i) { f1 = f2; f2 = f3; f3 = f1 + f2; 做一次 } 递推 return f3;
递推方案
}
程序分析
for (f3 = f2 + f1, i = 2; i < n; ++i) { f1 = f2; f2 = f3; f3 = f1 + f2; } 循环结束时i等于n，这时c的值是fn。 要得到此结论，可设法证明：每次判断 i 的 值时f3正是 fi。
fib(2)
fib(1) fib(0)
fib(1)
fib(1) fib(1)
问题
存在大量重复计算，参数越大重复计算越多。
有关系吗？
随着参数增大，计算中重复增长迅速，最快的微 机上一分钟大约可以算出fib(45) 参数加1，fib多用近一倍时间(指数增长)。最快的 微机一小时算不出fib(55)，算fib(100)要数万年 计算需要时间，复杂计算需要很长时间。这是计 算机的本质特征和弱点。说明它不是万能，有些 事情“不能”做。
为计算过程计时
统计程序或程序片段的计算时间有助于理解 程序性质。许多语言或系统都提供了内部计 时功能。 有关函数在time.h，统计程序时间时程序头 部应写
#include <time.h> clock() / CLOCKS_PER_SEC 得到从程序开始到表达式求值时所经历的秒数。
在程序里计时，通常写表达式
注意：这个例子并不是说明递归比循环的效率低。 完全可以写出计算fib的同样高效的递归定义的函 数
最大公约数
求两个整数的最大公约数（greatest common divisor，GCD），写函数 long gcd(long, long) 解法1
从某个数开始，逐个判断当前数是否能同时整除m和n， 在这个过程中记录下能同时整除m和n的最大整数。 需要用一个辅助变量k记录当前需要判断的数。 用一个循环实现k顺序取值
循环不变关系（循环不变量）是理解循环、写好 循环的关键。
问题
本例中用循环的函数比用递归定义的好吗？
新函数在计算时间上有极大优越性。计算时间由循环次 数确定。循环体执行次数大致为n。fib(100)只需约100 次循环，几乎察觉不到所花费时间。 新函数定义较复杂，有复杂的循环。要理解程序意义， 确认函数对任何参数都算出Fibonacci值，需要借助“循 环不变关系”的概念和细致分析。
long fact(1) { if (1 <= 1) return 1; return 1 * fact(1 - 1); }
递归与计算过程
包含递归的程序产生的计算过程和性质更复杂， 能完成很复杂的工作。
递归调用只有一个调用表达式或语句，但是可能要许多 步才能完成。 实际参数的不同，会实际产生的递归调用次数（步数） 也会有很大的不同。 递归程序理解的理解比较困难
递归的函数定义需要有条件语句去控制递归过程 的最终结束
直接给出结果的时候，递归结束； 把对较复杂情况的计算归结为对更简单情况的计算，需 要进行递归处理。
递归和循环
Байду номын сангаас
基本运算、关系判断、条件表达式，加函数 定义和递归定义构成了一个（理论上）“足 够强的”的程序语言。 循环程序可以改成递归实现 递归程序也可以改成循环实现
1. 阶乘和乘幂
例：定义计算整数阶乘的函数
1×2×…×(n - 1)×n
本例中，乘的次数依赖于n，计算所需的次 数定义时无法确定。 这是一种典型循环情况
计算“次数”依赖某些参数的值。
程序
long fact1(long n) { long fac, i; for (fac = 1, i = 1; i <= n; i++) fac *= i; return fac; }
n < 2 ? 1 : fib(n - 1) + fib(n - 2);
}
问题分析：这个程序好不好？ 一方面，很好！程序与数学定义的关系很清晰， 正确性容易确认，定义易读易理解
例fib(5)调用过程
fib(5) fib(4) fib(3) fib(2) fib(1) fib(0) 存在什么问题？ fib(2) fib(0) fib(3)
归纳证明
第一次判断时 i 的值是 2，f3 的值2，正是 fi（且 f1 的值是fi-1 ，f2 的值是fi-2 ） 若某次判断时 i 值是 k（小于n），循环体中的语 句使f1变成fk-1 ，f2变成fk ，f3变成fk+1 。 i 值增 1 使我们又有f1为fi-2 ，f2变成fi-1 ，f3变成fi 根据归纳法，每次判断 i 的值时f3正是 fi。
阶乘函数的精确定义
1 n0 n! n (n 1)! n 0
是一种递归定义的形式
要解决规模为n的问题，要先解决规模为n-1的子问题， 依此类推。